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Nustar descobre estrela morta excepcionalmente brilhante


Nesta imagem da galáxia Messier 82 em vários comprimentos de onda, pode ser visto um pulsar poderoso e raro (cor-de-rosa, no centro e secção ampliada). O NuSTAR descobrir o "pulso" do pulsar - um tipo de estrela morta - usando a sua visão de raios-X.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Astrônomos descobriram uma estrela morta e pulsante com uma energia de aproximadamente 10 milhões de sóis. Este é o pulsar mais brilhante - um remanescente estelar denso deixado para trás após uma explosão de supernova - já registado. A descoberta foi feita com o NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA.

"Podemos pensar deste pulsar como o 'Super-Rato' dos remanescentes estelares," afirma Fiona Harrison, investigadora principal do NuSTAR no Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, EUA. "Tem todo o poder de um buraco negro, mas com muito menos massa."

A descoberta aparece num novo trabalho publicado na edição de dia 9 de Outubro da revista Nature.

Esta descoberta surpreendente está a ajudar os astrônomos a melhor compreender as fontes misteriosas de raios-X ofuscantes, denominadas ULXs (fontes ultraluminosas de raios-X ou ultraluminous X-ray sources, em inglês). Até agora, pensava-se que todas as ULXs eram buracos negros. Os novos dados do NuSTAR mostram que pelo menos uma ULX, a cerca de 12 milhões de anos-luz de distância na galáxia Messier 82 (M82), é na verdade um pulsar.

"O pulsar parece estar comendo o equivalente à dieta de um buraco negro," afirma Harrison. "Este resultado vai ajudar-nos a compreender como é que os buracos negros devoram matéria e crescem tão rapidamente, um evento importante na formação das galáxias e estruturas no Universo."

Pensa-se que as ULXs são geralmente buracos negros que se alimentam de estrelas companheiras - um processo chamado acreção. Também são suspeitas de serem os há muito procurados buracos negros de "massa intermédia" - elos perdidos entre os buracos negros estelares mais pequenos e os buracos negros gigantescos que dominam os corações da maioria das galáxias. Mas a investigação sobre a verdadeira natureza das ULXs continua em direção a respostas mais definitivas.

O NuSTAR inicialmente não se propôs a estudar as duas ULXs em M82. Os astrônomos estavam a observar uma supernova recente na galáxia quando por acaso notaram pulsos brilhantes em raios-X oriundos da ULX conhecida como M82 X-2. Os buracos negros não pulsam, os pulsares sim.


Esta imagem mostra o núcleo da galáxia M82, onde duas fontes ultraluminosas de raios-X, ou ULXs, residem (X-1 e X-2). As ULXs brilham intensamente com raios-X.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/SAO

Os pulsares pertencem a uma classe de estrelas chamadas estrelas de neutrões. Tal como os buracos negros, as estrelas de neutrões são os núcleos remanescentes de estrelas que explodiram, mas com uma massa insignificante em comparação. Os pulsares enviam feixes de radiação que variam desde ondas de rádio até raios-gama altamente energéticos. À medida que a estrela gira, estes feixes interceptam a Terra como as luzes de um farol, produzindo um sinal pulsado.

"Nós assumimos que as poderosas ULXs deviam ser buracos negros massivos," afirma o autor principal do estudo, Matteo Bachetti, da Universidade de Toulouse na França. "Quando vimos pela primeira vez os pulsos nos dados, pensamos que deviam ser de outra fonte."

O Observatório de Raios-X Chandra e o satélite Swift também analisaram M82 para estudar a mesma supernova, e confirmaram que os intensos raios-X de M82 X-2 originavam de um pulsar.

"O facto de termos um leque diversificado de telescópios no espaço significa que estes se podem ajudar uns aos outros," afirma Paul Hertz, diretor da divisão de astrofísica da NASA em Washington. "Quando um telescópio faz uma descoberta, outros com capacidades complementares podem ser chamados a investigar o mesmo objecto em diferentes comprimentos de onda."

A chave para a descoberta do NuSTAR foi a sua sensibilidade a raios-X altamente energéticos, bem como a sua capacidade para medir com precisão os tempos dos sinais, o que permitiu aos astrônomos medir a taxa de pulso de 1,37 segundos. Também mediram uma produção de energia equivalente a 10 milhões de sóis, ou 10 vezes mais do que o observado noutros pulsares de raios-X. Este valor é elevado para algo com aproximadamente a massa do nosso Sol e o tamanho de uma cidade.

Como é que esta estrela morta e insignificante irradia tão ferozmente? Os astrônomos não têm a certeza, mas dizem que provavelmente é devido a um grande banquete cósmico. Tal como os buracos negros, a gravidade de uma estrela de neutrões pode puxar matéria de estrelas companheiras. À medida que a matéria é arrastada para a estrela de neutrões, aquece e brilha em raios-X. Se o pulsar está realmente a alimentar-se da matéria circundante, está a fazê-lo com um ritmo tão extremo que deixa os teóricos a coçar a cabeça.

Os astrónomos estão a planear mais observações com o NuSTAR, o Swift e o Chandra para descobrir uma explicação para o comportamento bizarro do pulsar. A equipa do NuSTAR também vai analisar mais ULXs, o que significa que podem vir a descobrir que são também pulsares e não buracos negros. Neste momento, não se sabe se M82 X-2 é um objecto raro ou se outras ULXs batem com o pulso de estrelas mortas. O NuSTAR, um telescópio relativamente pequeno, descobriu um grande mistério cósmico.

"Recentemente, vimos que outra fonte de raios-X excepcionalmente brilhantes na galáxia M82 parece ser um buraco negro de tamanho médio," afirma Jeanette Gladstone da Universidade de Alberta, no Canadá, que não está ligada ao estudo. "Agora, descobrimos que a segunda fonte de raios-X brilhantes em M82 não é um buraco negro. Isto vai desafiar os teóricos e pavimentar o caminho para uma nova compreensão da diversidade destes objetos fascinantes."


Este gráfico ilustra as massas relativas de objetos cósmicos super-densos, desde anãs brancas até buracos negros supermassivos nos núcleos da maioria das galáxias.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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