O pulsar mais brilhante e mais distante do universo
 

AstrofísicaAstronomiaO pulsar mais brilhante e mais distante do universo

Diógenes Henrique21 de fevereiro de 2017712 min

Adaptado do site da ESA

O observatório espacial de raios-X XMM-Newton (também denominado X-ray Multi-Mirror) da ESA encontrou um pulsar — os restos rodopiantes de uma estrela uma vez maciça — que é mil vezes mais brilhante do que se pensava ser possível. O pulsar, identificado por NGC 5907 X-1 é também o mais distante de seu tipo já detectado, com sua luz viajando a 50 milhões de anos-luz antes de ser detectado pelo XMM-Newton.

Os pulsares são estrelas magnetizadas giratórias de nêutrons que varrem pulsos regulares de radiação em dois feixes simétricos através do cosmos. Se devidamente alinhados com a Terra estes feixes são como um farol sinalizador aparecendo para piscar e desligar enquanto ele gira. Eles já foram estrelas maciças que explodiram em uma poderosa supernova no final natural de sua vida, antes de se tornarem pequenos e extraordinariamente densos cadáveres estelares.

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O pulsar recordista, identificado como NGC 5907 X-1, está na galáxia espiral NGC 5907, que é conhecida também como a Galáxia da Lâmina de Faca ou Galáxia da Lasca. A imagem compreende dados de emissão de raios-X (azul / branco) do telescópio espacial XMM-Newton da ESA e do observatório Chandra de raios-X da NASA, além de dados ópticos do Sloan Digital Sky Survey (galáxia e estrelas em primeiro plano). A inserção mostra a pulsação de raios-X da estrela de nêutrons girando, que tem um período de 1,13s, como determinado por XMM-Newton European Photon Imaging Camera. Créditos: ESA/XMM-Newton; NASA/Chandra and SDSS

 

Esta fonte de raios-X é a mais luminosa do seu tipo detectada até agora: é 10 vezes mais brilhante do que o titular do registro do recorde anterior. Em um segundo, emite a mesma quantidade de energia liberada pelo nosso Sol em 3,5 anos! As fontes ultraluminosas de raios X (ULX’s) em galáxias próximas brilham mais forte do que qualquer fonte de raios-X em nossa galáxia. Os ULXs são usualmente descrito pelos modelos científicos como buracos negros de massa estelar (BHs) que acretem a taxas muito altas ou BHs de massa intermediária.

A sonda XMM-Newton observou o objeto várias vezes nos últimos 13 anos, com essa descoberta sendo resultado de uma busca sistemática por pulsares no arquivo de dados — seus pulsos periódicos de 1,13 segundo o revelou. O sinal também foi identificado no arquivo de dados NuSTAR da NASA, fornecendo informações adicionais.

“As fontes ultraluminosas de raios X (ULXs) em galáxias próximas brilham mais brilhante do que qualquer fonte de raios-X em nossa galáxia. Os ULXs são usualmente modelados como buracos negros de massa estelar (BH’s) que acretem a taxas muito altas ou BH’s de massa intermediária. Nós apresentamos as observações que mostram que o NGC 5907 ULX é, ao contrário disso, uma estrela de nêutrons de raios-X (NS) com acreção e um período de rotação evoluindo de 1,43 segundos em 2003 para 1,13 segundos em 2014. Tem uma luminosidade pico isotrópica de 1000 vezes o limite de Eddington Para uma NS em 17,1 megaparsec. Os modelos de acreção padrão não conseguem explicar sua luminosidade, mesmo supondo emissão de feixe, mas um campo magnético multipolar forte pode descrever suas propriedades. Esses achados sugerem que outros ULX’s extremos (luminosidade de raios-X ≥ 1041 erg segundo−1) podem abrigar NS’s”.

Antes, acreditava-se que somente os buracos negros pelo menos 10 vezes mais maciços que o Sol se alimentando de suas companheiras estelares pudessem alcançar tais luminosidades extraordinárias, mas as pulsações rápidas e regulares dessa fonte são as impressões digitais de estrelas de nêutrons e claramente os distinguem de Buracos negros “, diz Gian Luca Israel, do INAF-Osservatorio Astronomica di Roma, Itália, principal autor do artigo que descreve o estudo foi publicado na Science nesta semana.

Os dados arquivísticos também revelaram que a taxa de rotação do pulsar mudou ao longo do tempo, de 1,43 s por rotação em 2003 para 1,13 s em 2014. A mesma aceleração relativa na rotação da Terra encurtaria um dia por cinco horas no mesmo período de tempo. “Só uma estrela de nêutrons é compacta o suficiente para manter-se junto enquanto gira tão rápido”, acrescenta Gian Luca.

Embora não seja incomum a taxa de rotação de uma estrela de nêutrons mudar, a alta taxa de mudança neste caso é provavelmente ligada ao objeto rapidamente consumindo massa de um companheiro.

“Este objeto é realmente um desafio à nossa compreensão atual do processo de “acreção” para estrelas de alta luminosidade”, diz Gian Luca. “É 1000 vezes mais luminoso do que o era julgado ser o máximo possível para uma estrela de nêutrons com acreção de massa, assim, algo a mais é necessário em nossos modelos a fim de explicar a quantidade enorme de energia liberada pelo objeto.”

Os cientistas pensam que este pulsar deve possuir um campo magnético forte e complexo perto de sua superfície, de tal forma que a acreção na superfície de estrela de nêutrons ainda é possível enquanto ainda gera a alta luminosidade.

“A descoberta deste objeto muito incomum, de longe o mais extremo jamais descoberto em termos de distância, luminosidade e taxa de aumento de sua freqüência de rotação, estabelece um novo recorde para o XMM-Newton, e está mudando nossas idéias de como esses objetos realmente ‘trabalham'”, diz Norbert Schartel, cientista do projecto XMM-Newton da ESA.

Referências:

  1. G. L. Israel et al.,  “An accreting pulsar with extreme properties drives an ultraluminous X-ray source in NGC 5907”  na Science (20 de fevereiro de 2017) DOI: 10.1126/science.aai8635;
  2. Site da ESA; “The brightest furthest pulsar in the Universe” <http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/The_brightest_furthest_pulsar_in_the_Universe>. Acesso em 21 de fevereiro de 2017.