Amaris McCarver, estagiário de sensoriamento remoto no Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA (NRL), e uma equipe de astrônomos descobriram uma estrela de nêutrons em rápida rotação, disparando feixes de radiação por todo o universo como um farol cósmico.
A estrela de nêutrons de rotação rápida, ou “pulsar”, fica dentro do denso aglomerado estelar Glimpse-CO1, localizado no plano galáctico da Via Láctea, a cerca de 10.700 anos-luz da Terra. Este pulsar, que gira centenas de vezes por segundo, é o primeiro deste tipo a ser encontrado no aglomerado estelar Glimpse-CO1. O Very Large Telescope Array (VLA) avistou o pulsar, chamado GLIMPSE-C01A, em 27 de fevereiro de 2021, mas permaneceu enterrado numa enorme quantidade de dados até que McCarver e os seus colegas o encontraram no verão de 2023.
Não só as condições extremas destas estrelas de neutrões as tornam laboratórios ideais para o estudo da física em condições não encontradas em nenhum outro lugar do Universo, mas o seu tempo extremamente preciso também significa que os aglomerados de pulsares podem ser usados como relógios cósmicos. Esses grupos são tão precisos que conseguem medir contrações e compressões muito pequenas que ocorrem durante a passagem de ondulações no espaço e no tempo, chamadas ondas gravitacionais. Uma aplicação prática potencial deste sistema é o estabelecimento de um “sistema de posicionamento celestial” que poderia ser usado na navegação espacial.
MacCarver e sua equipe encontraram o objeto enquanto investigavam imagens obtidas pelo Experimento de Ionosfera e Transientes de Baixa Escala (VLITE) do VLA para procurar novos pulsares em 97 aglomerados de estrelas.
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“Foi emocionante, no início da minha carreira, ver um projeto visionário ter tanto sucesso”, diz McCarver, um dos 16 estagiários na Seção de Sensores de Rádio, Infravermelhos e Ópticos do Centro de Pesquisa NRL. Ele disse em um comunicado:
Estrelas mortas do universo
Como todas as estrelas de nêutrons, os pulsares de milissegundos nascem quando estrelas com massa superior a oito vezes a massa do Sol chegam ao fim de suas vidas. Uma vez esgotado o fornecimento de combustível para a fusão nuclear, a energia externa que sustenta estas estrelas contra o impulso interno causado pela sua própria gravidade cessa.
Isto faz com que os núcleos destas estrelas entrem em colapso e desencadeiem ondas de choque nas camadas exteriores das estrelas, fazendo com que percam a maior parte da sua massa em explosões massivas de supernovas.
O núcleo estelar comprimido comprime elétrons e prótons, criando um mar de nêutrons, partículas neutras normalmente encontradas presas em núcleos atômicos ao lado de prótons carregados positivamente. Esta sopa rica em nêutrons é tão densa que, se uma colher de sopa dela fosse trazida para a Terra, pesaria mais de um bilhão de toneladas. É mais pesado que a maior montanha do nosso planeta, o Monte Everest (ironicamente, este pulsar foi encontrado sob uma montanha de dados).
A criação de uma estrela de nêutrons com a massa do Sol comprimida em uma largura de cerca de 20 quilômetros também tem outras consequências extremas. Graças à conservação do momento angular, a rápida diminuição do raio do núcleo da estrela morta acelera a sua rotação. Este é o equivalente cósmico de um patinador no gelo puxando os braços para aumentar a velocidade de rotação, mas em um nível completamente diferente que permite que algumas estrelas de nêutrons atinjam velocidades de rotação de até 700 rotações por segundo.
Os pulsares de milissegundos também podem obter um aumento de velocidade ao retirar matéria de uma estrela companheira próxima – como um vampiro cósmico. Esta questão também traz consigo momento angular.
O nascimento de uma estrela de nêutrons também aproxima as linhas do campo magnético, gerando alguns dos campos magnéticos mais fortes do universo.
As linhas de campo transportam essas partículas carregadas para os pólos dos pulsares em rotação rápida, de onde emergem como jatos. Esses jatos são acompanhados por feixes de radiação eletromagnética que podem apontar periodicamente para a Terra à medida que percorrem a rotação do pulsar. Isto é responsável pela forma como o pulsar parece brilhar periodicamente. O nome “pulsar” na verdade se refere ao fato de que quando foram descobertas pela primeira vez por Jocelyn Bell Burnell em 28 de novembro de 1967, os cientistas acreditavam que essas estrelas mortas extremas eram na verdade pulsares.
Depois de encontrar GLIMPSE-C01A em grandes quantidades de dados do VLA, a equipa confirmou a sua existência reprocessando dados de arquivo do levantamento do céu do Telescópio Robert C. Byrd Green Bank.
“Esta pesquisa destaca como medidores de brilho de rádio em diferentes frequências podem ser usados para encontrar novos pulsares com eficiência, e o fato de pesquisas do céu estarem disponíveis em conjunto com a montanha de dados VLITE significa que essas medições estão essencialmente sempre disponíveis.” “Isso abre a porta para uma nova era de buscas por pulsares altamente difusos e altamente acelerados.”
“Os pulsares de milissegundos oferecem uma maneira promissora de guiar autonomamente naves espaciais da órbita baixa da Terra para o espaço interestelar, independentemente do contato com a Terra e da disponibilidade de GPS”, acrescentou Emil Polisinski, também astrônomo da Divisão de Sensoriamento Remoto do Laboratório Nacional de Pesquisa, no comunicado. a confirmação da descoberta de um novo pulsar de milissegundos por Amaris destaca o potencial emocionante da descoberta usando dados VLITE do Laboratório Nacional de Pesquisa e o papel fundamental que os estudantes estagiários desempenham na pesquisa de ponta.”
A pesquisa da equipe é detalhada em um artigo publicado em 27 de junho no The Jornal Astrofísico.
Atualização do Editor 7/5: O pulsar recém-descoberto está localizado a 10.700 anos-luz de distância de nós. Este artigo foi atualizado para refletir isso.