Por meio de uma campanha de observação que envolveu 12 telescópios no solo e no espaço, incluindo três infraestruturas do ESO, os astrónomos investigaram o estranho comportamento de um pulsar, uma estrela morta com rotação extremamente rápida.
Este objeto misterioso é conhecido por alternar entre dois modos de brilho quase constantemente, algo que até à data tem sido um enigma.
Os astrónomos descobriram agora que as súbitas ejeções de matéria, lançadas pelo pulsar em períodos muito curtos, são responsáveis por estas mudanças peculiares.
“Acabámos de observar eventos cósmicos extraordinários, onde enormes quantidades de matéria, semelhantes a balas de canhão cósmicas, são lançadas para o espaço num espaço de tempo muito curto (da ordem das dezenas de segundos), por um objeto celeste pequeno e denso que gira a velocidades extremamente elevadas”, afirma a astrónoma Maria Cristina Baglio.
Baglio é investigadora da Universidade New York de Abu Dhabi, afiliada ao Instituto Nacional de Astrofísica Italiano (INAF), e primeira autora do artigo científico que descreve este resultado, publicado na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics.
Um pulsar, ou estrela de neutrões, é uma estrela morta, magnética e de rotação rápida, que emite um feixe de radiação eletromagnética para o espaço.
À medida que roda, este feixe varre o cosmos — tal como um farol que varre o seu espaço circundante — e é detetado pelos astrónomos quando intercepta a linha de visão da Terra. Este efeito faz com que a estrela pareça pulsar em brilho quando observada a partir do nosso planeta.
ESO/M. Kornmesser
Esta imagem artística mostra o pulsar PSR J1023+0038 a retirar gás à sua estrela companheira. Este gás acumula-se num disco à volta do pulsar e vai caindo lentamente na sua direção, acabando por ser expelido sob a forma de um jato estreito. Adicionalmente, existe ainda um vento de partículas que sopra para longe do pulsar, aqui representado por uma nuvem de pontos muito pequenos. Este vento choca com o gás em queda, aquecendo-o e fazendo com que o sistema brilhe intensamente em raios-X, ultravioleta e luz visível.
PSR J1023+0038 (ou J1023 para abreviar) é um tipo especial de pulsar que apresenta um comportamento estranho.
Localizado a cerca de 4500 anos-luz de distância da Terra, na constelação do Sextante, orbita próximo de outra estrela.
Durante a última década, o pulsar tem estado ativamente a retirar matéria dessa companheira, matéria esta que se acumula num disco à volta do pulsar e vai caindo lentamente na sua direção.
Desde que este processo de acumulação de matéria começou, o feixe de varrimento praticamente desapareceu e o pulsar começou a alternar incessantemente entre dois modos.
No modo “alto”, o pulsar emite raios X brilhantes, ultravioleta e luz visível, enquanto no modo “baixo” se torna mais fraco para estas frequências, mas emite mais nas ondas rádio.
O pulsar pode permanecer em cada modo durante vários segundos ou minutos, mudando depois para o outro modo em apenas alguns segundos. Até agora, esta mudança tem intrigado os astrónomos.
“A nossa campanha de observação sem precedentes concebida para compreender o comportamento deste pulsar, envolveu uma dúzia de telescópios terrestres e espaciais de vanguarda”, diz Francesco Coti Zelati, investigador do Instituto de Ciências do Espaço, em Barcelona, Espanha, e autor principal do artigo científico.
NASA Goddard SFC
Conceito artístico do pulsar PSR J1023+0038
A campanha incluiu o VLT (Very Large Telescope) e o NTT (New Technology Telescope), ambos do ESO, que detetaram radiação visível e infravermelha próxima, bem como o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), do qual o ESO é um parceiro.
Durante duas noites em junho de 2021, os astrónomos observaram o sistema a efetuar mais de 280 mudanças entre os seus modos alto e baixo.
“Descobrimos que a mudança de modo resulta de uma intrincada interação entre o vento do pulsar — um fluxo de partículas de alta energia que se afasta do pulsar — e a matéria que flui em direção ao pulsar”, diz Coti Zelati, afiliado também ao INAF.
No modo baixo, a matéria que flui em direção ao pulsar é expelida num jato estreito perpendicular ao disco. Gradualmente, esta matéria acumula-se cada vez mais perto do pulsar e começa a ser atingida pelo vento que sopra da estrela pulsante, o que dá origem ao aquecimento da matéria.
O sistema fica então no modo alto, brilhando intensamente em raios X, ultravioleta e luz visível. Eventualmente, bolhas desta matéria quente são removidas pelo pulsar através do jato. Com menos matéria quente no disco, o sistema brilha menos, mudando de novo para o modo baixo.
Apesar desta descoberta ter desvendado o mistério do estranho comportamento de J1023, os astrónomos ainda têm muito a aprender com o estudo deste sistema único e os telescópios do ESO continuarão a auxiliar os astrónomos na observação deste pulsar bastante peculiar.
Em particular, o ELT (Extremely Large Telescope) do ESO, atualmente em construção no Chile, oferecerá uma visão sem precedentes dos mecanismos de comutação do J1023.
“O ELT permitir-nos-á obter informações essenciais sobre a forma como a abundância, a distribuição, a dinâmica e a energia da matéria que flui em torno do pulsar são afetadas pela comutação de modos”, conclui Sergio Campana, Diretor de Investigação do Observatório de Brera, INAF, e coautor do estudo.
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