As estrelas mais extremas do universo acabaram de se tornar um pouco mais surpreendentes e misteriosas.
Os cientistas ficaram perplexos ao testemunharem uma estrela de nêutrons “morta” com um dos campos magnéticos mais poderosos do cosmos inesperadamente voltar à vida. A reativação desta estrela de nêutrons altamente magnética, ou “magnetar”, não se encaixa no entendimento atual desses objetos celestes exóticos.
A equipe fez a descoberta do retorno desta magnetar dos mortos quando detectou sinais de rádio estranhos da magnetar mais próxima conhecida da Terra, XTE J1810-197, localizada a cerca de 8.000 anos-luz de distância, usando o telescópio de rádio Parkes, da Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) da Austrália, conhecido como Murriyang.
A maioria das magnetars é conhecida por emitir luz polarizada, com ondas de luz orientadas em uma direção específica. No entanto, as descobertas da equipe mostram que a luz desta magnetar é circularmente polarizada, parecendo se espiralar à medida que se move pelo espaço. Isso não apenas é inesperado, mas também totalmente sem precedentes.
“Diferentemente dos sinais de rádio observados em outras magnetars, esta está emitindo enormes quantidades de polarização circular rapidamente variável,” disse Marcus Lower, líder da equipe e cientista da CSIRO, em um comunicado. “Nunca vimos nada parecido antes.”
Magnetars, como todas as estrelas de nêutrons, nascem quando estrelas massivas morrem. Quando essas estrelas esgotam seu combustível para a fusão nuclear de hidrogênio para hélio em seus núcleos, a energia que as suportava contra a pressão gravitacional é interrompida.
À medida que a batalha entre gravidade e pressão de radiação termina após milhões de anos, as camadas externas da estrela são lançadas para fora por uma explosão de supernova, resultando na perda da grande maioria de sua massa.
Isso deixa um núcleo estelar com uma massa entre uma e duas vezes a massa do sol, colapsando para uma largura de cerca de 20 quilômetros, aproximadamente o tamanho de uma cidade média na Terra. Como resultado, a matéria que compõe uma estrela de nêutrons é tão densa que se uma mera colherada dela fosse trazida para a Terra, ela pesaria 10 milhões de toneladas.
O rápido colapso do núcleo estelar também faz com que a estrela de nêutrons aumente significativamente sua taxa de rotação, assim como um patinador no gelo puxando os braços para aumentar seu giro, mas em uma escala muito maior. Isso significa que algumas estrelas de nêutrons recém-formadas podem girar tão rápido quanto 700 vezes por segundo.
O colapso deste núcleo estelar tem outra consequência. As linhas do campo magnético da estrela moribunda são espremidas juntas, fazendo com que a força do campo magnético se intensifique. Como resultado, algumas estrelas de nêutrons têm campos magnéticos que são um quatrilhão (1 seguido de 15 zeros) de vezes mais poderosos do que o campo magnético do sol. Isso qualifica essas estrelas de nêutrons para sua própria categoria, as magnetars.
A detecção de pulsos de ondas de rádio de magnetars é incrivelmente rara, com XTE J1810-197 sendo apenas uma das poucas magnetars conhecidas a produzi-los. XTE J1810-197 foi visto emitindo ondas de rádio pela primeira vez em 2003, mas então essa magnetar ficou em silêncio por mais de uma década.
A magnetar foi vista emitindo ondas de rádio novamente em 2018 pelo telescópio Lovell de 76 metros da Universidade de Manchester no Observatório de Jodrell Bank. Isso foi seguido por observações em Murriyang, localizado no País Wiradjuri, Austrália, que tem observado XTE J1810-197 desde então.
Embora essa observação seja completamente inesperada, a equipe tem uma ideia do motivo pelo qual esta magnetar pode estar gerando emissões tão incomuns.
“Nossos resultados sugerem que há um plasma superaquecido acima do polo magnético da magnetar, que está agindo como um filtro polarizador,” disse Lower. “Como exatamente o plasma está fazendo isso ainda está para ser determinado.”
O telescópio de 64 metros Murriyang está equipado com um receptor de banda ultralarga de ponta, projetado por engenheiros da CSIRO, que é altamente sensível a mudanças de brilho e polarização em uma ampla faixa de frequências de rádio. Isso ajuda a reunir medições precisas de uma variedade de objetos celestes, especialmente magnetars.
Os pesquisadores esperam que observações contínuas de XTE J1810-197 com Murriyang ajudem a fornecer insights sobre uma série de fenômenos extremos, poderosos e incomuns relacionados a magnetars, como dinâmica de plasma, explosões de raios X e gama e potencialmente rápidas explosões de rádio.
