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Jovem magnetar é provavelmente o pulsar mais lento já detectado


Imagem de RCW 103.
Crédito: raios-X - NASA/CXC/Universidade de Amesterdão/N. Rea et al; ótico: DSS

Usando o Observatório de raios-X Chandra da NASA e outros observatórios de raios-X, astrônomos encontraram evidências para o que é provavelmente um dos pulsares mais extremos, ou estrelas de neutrões em rotação, já detetados. A fonte exibe propriedades de uma estrela de neutrões altamente magnetizada, ou magnetar, mas o seu período de rotação deduzido é milhares de vezes mais longo do que qualquer outro pulsar já observado.

Há já décadas que os astrônomos sabem que existe uma fonte compacta e densa no centro de RCW 103, o remanescente de uma explosão de supernova localizado a cerca de 9000 anos-luz da Terra. Esta imagem mostra RCW 103 e a sua fonte central, conhecida oficialmente como 1E 161348-5055 (diminutivo 1E 1613), em três bandas de radiação raios-X detetadas pelo Chandra. Na imagem, a forma menos energética de raios-X assume tons vermelhos, a intermédia, tons verdes e os raios-X mais energéticos tons azuis. A brilhante fonte azulada de raios-X no meio de RCW 103 é 1E 1613. Os dados de raios-X foram combinados com uma imagem ótica do DSS (Digitized Sky Suvey).

Os observadores tinham previamente acordado que 1E 1613 é uma estrela de neutrões, uma estrela extremamente densa criada pela supernova que produziu RCW 103. No entanto, a variação regular no brilho de raios-X da fonte, com um período de aproximadamente seis horas e meia, apresentou um quebra-cabeças. Todos os modelos propostos tinham problemas em explicar esta periodicidade lenta, mas as ideias principais eram: ou uma estrela de neutrões em rotação que gira extremamente devagar devido a um mecanismo inexplicado, ou uma estrela de neutrões de rápida rotação que está em órbita de uma estrela normal num sistema binário.

No dia 22 de junho de 2016, um instrumento a bordo do telescópio Swift da NASA captou a libertação de uma explosão breve de raios-X oriunda de 1E 1613. A detecção do Swift chamou a atenção dos astrônomos porque a fonte exibia flutuações intensas e extremamente rápidas, numa escala de milissegundos, semelhantes a outros magnetares conhecidos. Estes objetos exóticos possuem os mais poderosos campos magnéticos do Universo - biliões de vezes superiores ao do Sol - e podem entrar em erupção com enormes quantidades de energia.

Tentando investigar em maior profundidade, uma equipa de astrônomos liderada por Nanda Rea da Universidade de Amesterdão rapidamente pediu a outros dois telescópios espaciais - o Observatório de raios-X Chandra da NASA e o NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) - para acompanhar as observações.

Novos dados deste trio de telescópios de alta energia, e dados de arquivo do Chandra, Swift e do XMM-Newton da ESA confirmaram que 1E 1613 tem as propriedades de um magnetar, tornando-se apenas o 30.º conhecido. Estas propriedades incluem as relativas quantidades de raios-X produzidos a diferentes energias e a forma como a estrela de neutrões arrefeceu após a explosão de 2016 e após outra ocorrida em 1999. A hipótese de sistema binário é considerada improvável porque novos dados mostram que a força da variação periódica em raios-X muda dramaticamente tanto com a energia dos raios-X como com o tempo. No entanto, este comportamento é típico para os magnetares.

Mas o mistério da rotação lenta permanecia. A fonte gira uma vez a cada 24.000 segundos (6,6 horas), muito mais devagar do que os magnetares mais lentos conhecidos até agora, cuja rotação situa-se nos 10 segundos. Assim sendo, seria a estrela de neutrões com a mais lenta rotação já detetada.

Os astrônomos esperam que uma única estrela de neutrões gire rapidamente após o seu nascimento na explosão de supernova e que vá ficando mais lenta à medida que perde energia com o passar do tempo. No entanto, os investigadores estimam que o magnetar dentro de RCW 103 tenha mais ou menos 2000 anos, tempo insuficiente para o pulsar abrandar para um período de 24.000 segundos por meios convencionais.

Embora ainda não se saiba porque é que 1E 1613 gira tão devagar, os cientistas têm algumas ideias. O cenário principal é que detritos da estrela que explodiu caíram de volta para as linhas do campo magnético em redor da estrela de neutrões, fazendo-a girar mais lentamente com o tempo. Estão sendo feitas pesquisas por outros magnetares de lenta rotação a fim de estudar esta ideia em mais detalhe.

Outro grupo, liderado por Antonino D'Aì do Instituto Nacional de Astrofísica em Palermo, Itália, acompanhou 1E 1613 em raios-X usando o Swift e no infravermelho próximo e visível usando o telescópio de 2,2 metros do ESO em La Silla, Chile, para procurar qualquer contrapartida de baixa energia à explosão de raios-X. Eles também concluem que 1E 1613 é um magnetar com um período de rotação muito lento.

Um artigo descrevendo os resultados da equipa de Rea foi publicado na edição de 2 de setembro da revista The Astrophysical Journal Letters e está disponível online. O artigo que descreve os achados da equipa de D'Aì foi aceite para publicação na revista Monthly Notices da Sociedade Real Astronômica e também está disponível online.

FONTE: http://www.ccvalg.pt/

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