Astrónomos Descobrem Seis Estrelas que Rodam mais de 100 Vezes por Segundo

Uma equipa de astrónomos utilizou o catálogo de fontes de raios gama do telescópio espacial Fermi, compilado com base em 4 anos de observações, para identificar 34 das 1000 fontes de raios gama de origem desconhecida como potenciais pulsares com períodos de rotação na ordem dos mili-segundos. Observações subsequentes levadas a cabo com o radiotelescópio de 305 metros de Arecibo, em Porto Rico, permitiram a identificação conclusiva de 6 dos candidatos como pulsares com períodos de rotação entre 1.99 e 4.66 mili-segundos — i.e., que rodam entre 502 e 215 vezes por segundo! Um dos pulsares faz parte de um sistema triplo, orbitando à distância um par de anãs brancas. Os restantes fazem parte de sistemas binários compactos com estrelas companheiras normais e períodos orbitais inferiores a 8 horas.

Ilustração representando um pulsar mili-segundo, à esquerda, rodeado de um disco de material proveniente da sua estrela companheira. Crédito: ESA.

Pulsares são estrelas de neutrões que emitem pulsos de radiação periódicos quando observadas a partir da Terra. Esta radiação tem origem numa região da superfície ou da vizinhança da estrela de neutrões, provavelmente junto aos pólos magnéticos, e é normalmente emitida em várias bandas do espectro electromagnético. Em algumas estrelas de neutrões, durante a rotação, esta região emissora fica alinhada com a nossa linha de visão, dando origem aos referidos pulsos radiação com um intervalo igual ao período de rotação da estrela. A periodicidade destes pulsos é incrivelmente precisa, rivalizando mesmo com os melhores relógios atómicos.

Os pulsares perdem energia rotacional gradualmente ao longo de milhões de anos. Essa energia é transferida através do intenso campo magnético da estrela para um vento de partículas e radiação que dele emana. Como resultado, a maioria dos pulsares conhecidos têm períodos de rotação modestos, entre o décimo de segundo e alguns segundos. Imaginem então a surpresa dos astrónomos quando, no início dos anos 80, descobriram um pulsar que rodava 642 vezes por segundo, i.e., com um período de rotação de 1.5 mili-segundos! Desde então foram descobertos mais de 200 destes pulsares de mili-segundo, estando o recorde em 761 rotações por segundo. Isto é metade da velocidade rotacional necessária para desintegrar o pulsar devido à acção da força centrífuga! De facto, pulsares que rodam tão rapidamente ficam achatados nos pólos, assumindo a forma de um elipsóide. Esta alteração da simetria esférica e a sua grande massa em movimento fá-los perder também uma fracção importante da sua energia por emissão de ondas gravitacionais.

O enxame globular Terzan 5, fotografado pelo telescópio espacial Hubble, é o recordista absoluto de pulsares mili-segundo na Via Láctea com 33 destes objectos aí identificados.
Crédito: ESA/Hubble & NASA.

A explicação para a existência destes pulsares começou a ser esboçada com a observação de que todos eles faziam parte de sistemas binários muito compactos com estrelas normais, anãs brancas ou mesmo outras estrelas de neutrões. Em particular, os astrónomos notaram que estes pulsares de mili-segundo eram particularmente abundantes em enxames globulares, e.g., M5 e M28 têm 8 cada. A densidade estelar nestes enxames é das mais elevadas na Via Láctea e a probabilidade de um pulsar capturar uma estrela vizinha para formar um sistema binário compacto é significativa.

Black Widow Binary Pulsar System from Cruz deWilde on Vimeo.

Num destes sistemas binários o pulsar “canibaliza” a sua estrela companheira, capturando material das suas camadas exteriores. Este material forma um disco que roda a grande velocidade em torno do pulsar e transfere momento angular para o mesmo, fazendo o pulsar rodar mais depressa. Este processo de amplificação da velocidade de rotação termina quando a estrela companheira, consumida pelo vento de partículas e radiação intensa provenientes do pulsar, fica reduzida a um cadáver estelar. Alguns destes pulsares são mesmo chamados de “viúvas negras” (black widow pulsar) por “devorarem” assim as suas companheiras.

(Fonte: Phys.org)