Pulsares anões estranhos propostos como fonte de transientes de rádio de período ultralongo

Pesquisadores liderados pelo Prof. Zhou Xia, do Observatório Astronômico de Xinjiang da Academia Chinesa de Ciências, juntamente com colaboradores, fizeram progressos significativos na compreensão dos transientes de rádio de período ultralongo (ULPTs), uma classe misteriosa de objetos astrofísicos. Os pesquisadores propuseram que essas fontes enigmáticas poderiam ser pulsares anões estranhos, um objeto compacto em rotação.

O vale da morte de pulsares anões estranhos no diagrama de campo magnético-período. Crédito: ZHOU Xia 

Os resultados foram publicados no The Astrophysical Journal .

Os períodos de rotação dos ULPTs chegam a milhares de segundos, excedendo em muito a faixa de milissegundos a dezenas de segundos dos pulsares de rádio convencionais. De acordo com a teoria padrão dos pulsares, esses rotadores extremamente lentos deveriam estar abaixo da "linha da morte" de um pulsar de rádio, o que significa que sua energia rotacional é insuficiente para alimentar a emissão de rádio.

Entretanto, fontes descobertas recentemente como GLEAM-X J1627-52 e GPM J1839-10 exibem atividade de rádio periódica, representando um sério desafio aos modelos existentes.

Para descobrir a natureza dessas fontes, os pesquisadores sugerem que esses ULPTs isolados podem ser pulsares anões estranhos, objetos compactos em rotação, constituídos por um núcleo de matéria de quarks estranhos cercado por uma crosta de matéria normal.

A estrutura teórica foi aplicada com sucesso a quatro fontes isoladas conhecidas: GLEAM-X J1627-52, GPM J1839-10, ASKAP J1832-0911 e ASKAP J193505.1+214841.0.

Os resultados mostram que pulsares anões estranhos, com seus raios significativamente maiores em comparação às estrelas de nêutrons convencionais, podem naturalmente produzir emissões de rádio persistentes e coerentes, mesmo em períodos extremamente longos.

Os pesquisadores demonstraram ainda que esses objetos ocupam um nicho distinto no diagrama de campo magnético- período, com um campo magnético de superfície estimado de 10 6 a 10 10 Gauss. O limite inferior consistente de cerca de 10 6 G sugere que um limiar fundamental é necessário para a produção do par elétron-pósitron na magnetosfera que alimenta a emissão de rádio coerente.

Apesar de sua rotação extremamente lenta, suas eficiências de rádio de cerca de 10 -4 –10 -2 são comparáveis às dos pulsares normais.

O modelo também se alinha com características observacionais de múltiplos comprimentos de onda, especialmente os dados de raios X do ASKAP J1832-0911. Esta fonte apresenta um espectro de raios X de dois componentes e suas emissões de raios X e rádio variam em sincronia — características fortemente previstas pelo modelo do pulsar anão estranho . A razão observada entre raios X e rádio de ~10⁻³ para esta fonte se encaixa perfeitamente na faixa prevista do modelo de 10⁻³ −10⁻³ .

Este estudo não apenas fornece uma explicação física para a população recém-reconhecida de ULPTs, mas também traz implicações profundas para a compreensão da equação de estado da matéria de quarks estranhos no interior de objetos compactos. A estrutura única dos pulsares anões estranhos permite que eles permaneçam com "rádio alto" em períodos extremos, oferecendo uma nova janela para a física da matéria densa.

Esta pesquisa também complementa o trabalho anterior da equipe sobre o mecanismo de formação de pulsares de rádio de longo período (10–100 s). Juntos, esses trabalhos investigam as origens tanto dos pulsares de longo período quanto dos ULPTs sob ângulos complementares, oferecendo novos insights sobre a evolução e os mecanismos de radiação de objetos compactos.

"Planejamos usar instalações de última geração, como o Square Kilometer Array (SKA) e o Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST), para testar ainda mais o modelo de anão estranho, investigando a formação, a estrutura interna e a população desses objetos únicos", disse o Prof. Zhou Xia.

Phys.org