A Via Láctea tem até 400 bilhões de estrelas - Foto: SCIENCE PHOTO LIBRARY
Quando nós astrônomos voltamos nossos radiotelescópios para o espaço,
às vezes detectamos “explosões” esporádicas de sinais de rádio
originárias das profundezas do Universo. Nós as chamamos de “sinais
transientes de rádio”: algumas irrompem apenas uma vez, para nunca mais
serem vistas, enquanto outras “piscam” em padrões previsíveis.
Acreditamos
que a maioria dos sinais transientes de rádio vem de estrelas de
nêutrons em rotação conhecidas como pulsares, que emitem flashes
regulares de ondas de rádio, como faróis cósmicos. Normalmente, essas
estrelas de nêutrons giram em velocidades incríveis, levando apenas
alguns segundos ou até mesmo uma fração de segundo para completar cada
rotação.
Recentemente, descobrimos um transiente de rádio que não se parece com nada que os astrônomos tenham visto antes.
Além
de ter um ciclo de quase uma hora de duração (o mais longo já visto),
ao longo de várias observações vimos que às vezes ele emitia flashes
longos e brilhantes, às vezes pulsos rápidos e fracos e, às vezes, nada.
Não
conseguimos explicar o que está acontecendo aqui. O mais provável é que
seja uma estrela de nêutrons muito incomum, mas não podemos descartar
outras possibilidades. Nossa pesquisa foi publicada na revista Nature
Astronomy.
Um achado de sorte
Conheça a
ASKAP J1935+2148 (os números no nome indicam sua localização no céu).
Esse transiente de rádio periódico foi descoberto com o uso do
radiotelescópio ASKAP da Commonwealth Scientific and Industrial Research
Organisation (CSIRO) em Wajarri Yamaji Country, no interior da
Austrália Ocidental.
Este radiotelescópio tem um campo de visão
muito amplo, o que significa que ele pode pesquisar grandes extensões do
Universo muito rapidamente. Isso o torna muito adequado para detectar
fenômenos novos e exóticos.
Usando o ASKAP, estávamos monitorando
simultaneamente uma fonte de raios gama e procurando pulsos de uma
explosão rápida de rádio, quando detectamos o ASKAP J1935+2148 piscando
lentamente nos dados.
O sinal chamou a atenção porque era
composto de ondas de rádio “circularmente polarizadas”, o que significa
que a direção das ondas gira como em torno de um saca-rolhas à medida
que o sinal viaja pelo espaço.
Nossos olhos não conseguem
diferenciar entre a luz circularmente polarizada e a luz comum não
polarizada. Entretanto, o ASKAP funciona como um par de óculos de sol
polarizadores, filtrando o brilho de milhares de fontes comuns.
Após
a detecção inicial, realizamos outras observações durante vários meses
usando o ASKAP e também o radiotelescópio MeerKAT, mais sensível, na
África do Sul.
O mais lento transiente de rádio
O
ASKAP J1935+2148 pertence à classe relativamente nova de transientes de
rádio de longo período. Apenas dois outros já foram encontrados, e o
período de 53,8 minutos do ASKAP J1935+2148 é de longe o mais longo.
Entretanto, o período excepcionalmente longo é apenas o começo. Vimos o ASKAP J1935+2148 em três estados, ou modos, distintos.
No
primeiro estado, vemos pulsos brilhantes e polarizados linearmente (em
vez de circularmente) com duração de 10 a 50 segundos. No segundo
estado, há pulsos muito mais fracos, polarizados circularmente, com
duração de apenas 370 milissegundos. O terceiro estado é um estado
silencioso ou extinto, sem nenhum pulso.
Esses diferentes modos, e
a alternância entre eles, podem resultar de uma interação de campos
magnéticos complexos e fluxos de plasma da própria fonte com fortes
campos magnéticos no espaço circundante.
Padrões semelhantes
foram observados em estrelas de nêutrons, mas nossa compreensão atual
das estrelas de nêutrons sugere que elas não deveriam ser capazes de ter
um período tão longo.
Estrelas de nêutrons e anãs brancas
A
origem de um sinal com um período tão longo permanece um profundo
mistério, sendo uma estrela de nêutrons de rotação lenta a principal
suspeita. No entanto, não podemos descartar a possibilidade de o objeto
ser uma anã branca - as “cinzas” do tamanho da Terra de uma estrela como
o Sol que esgotou seu combustível nuclear.
As anãs brancas
geralmente têm períodos de rotação lentos, mas não sabemos como uma
delas poderia produzir os sinais de rádio que estamos vendo aqui. Além
disso, não há outras anãs brancas altamente magnéticas nas proximidades,
o que torna a explicação da estrela de nêutrons mais plausível.
Uma
explicação poderia ser que o objeto faz parte de um sistema binário no
qual uma estrela de nêutrons ou anã branca orbita outra estrela
invisível.
Esse objeto pode nos levar a reconsiderar nossa
compreensão de décadas sobre as estrelas de nêutrons ou anãs brancas,
especialmente sobre como elas emitem ondas de rádio e como são suas
populações em nossa galáxia. São necessárias mais pesquisas para
confirmar o que é o objeto, mas qualquer um dos cenários forneceria
informações valiosas sobre a física desses objetos extremos.
A busca continua
Não
sabemos há quanto tempo o ASKAP J1935+2148 está emitindo sinais de
rádio, pois as pesquisas de radioastronomia não costumam procurar
objetos com períodos tão longos. Além disso, as emissões de rádio dessa
fonte só são detectadas durante apenas 0,01% a 1,5% de seu período de
rotação, dependendo de seu estado de emissão.
Portanto, tivemos
muita sorte de avistar o ASKAP J1935+2148. É bem provável que existam
muitos outros objetos como esse em outras partes da nossa galáxia,
esperando para serem descobertos.
*Manisha Caleb recebe apoio
do Australian Research Council Discovery Early Career Research Award
(projeto número DE220100819), financiado pelo Governo Australiano.
Partes desta pesquisa foram conduzidas pelo Australian Research Council
Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), projeto
número CE170100004.
**Emil Lenc não presta consultoria, trabalha,
possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização
que poderia se beneficiar com a publicação deste artigo e não revelou
nenhum vínculo relevante além de seu cargo acadêmico.