18 de janeiro de 2024
(Notícias do Nanowerk) Uma equipe internacional de astrônomos, liderada por pesquisadores do Instituto Max Planck de Radioastronomia, usou o radiotelescópio MeerKAT para descobrir um objeto intrigante de natureza desconhecida no aglomerado globular NGC 1851. O objeto massivo é mais pesado que o nêutron mais pesado estrelas conhecidas e, ao mesmo tempo, mais leves que os buracos negros mais leves conhecidos e está em órbita em torno de um pulsar de milissegundos que gira rapidamente. Esta pode ser a primeira descoberta do tão cobiçado pulsar de rádio – buraco negro binário; um emparelhamento estelar que permitiria novos testes da relatividade geral de Einstein.
As estrelas de nêutrons, os restos ultradensos de uma explosão de supernova, só podem ser pesadas até certo ponto. Depois de adquirirem massa demais, talvez consumindo outra estrela ou talvez colidindo com outra de sua espécie, eles entrarão em colapso. O que exatamente eles se tornam quando entram em colapso é causa de muita especulação, com vários sabores selvagens e maravilhosos de estrelas exóticas sendo propostos.
A opinião predominante, no entanto, é que as estrelas de nêutrons entram em colapso e se transformam em buracos negros, objetos tão gravitacionalmente atraentes que nem mesmo a luz consegue escapar deles. A teoria, apoiada pela observação, diz-nos que os buracos negros mais leves que podem ser criados pelo colapso de estrelas são cerca de 5 vezes mais massivos que o Sol. Isto é consideravelmente maior do que 2.2 vezes a massa do Sol necessária para o colapso da estrela de nêutrons, dando origem ao que é conhecido como lacuna de massa do buraco negro.
A natureza dos objetos compactos nesta lacuna de massa é desconhecida e o estudo detalhado até agora revelou-se um desafio devido a apenas vislumbres fugazes de tais objetos serem capturados em observações de eventos de fusão de ondas gravitacionais no universo distante.
A descoberta de um objeto nesta lacuna de massa na nossa própria galáxia por uma equipa de astrónomos da colaboração internacional Transients and Pulsars with MeerKAT (TRAPUM) pode ajudar a finalmente compreender estes objetos. Seu trabalho, publicado na revista Ciência (“Um pulsar binário com um objeto compacto na lacuna de massa entre estrelas de nêutrons e buracos negros”), relata um par massivo de estrelas compactas no aglomerado globular NGC 1851 na constelação meridional de Columba (a pomba).
Usando o sensível radiotelescópio MeerKAT na África do Sul, em combinação com uma poderosa instrumentação construída por engenheiros do Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR) em Bonn, Alemanha, eles foram capazes de detectar pulsos fracos de uma das estrelas, identificando-a. como um pulsar de rádio, um tipo de estrela de nêutrons que gira rapidamente e emite raios de luz de rádio para o Universo como um farol cósmico.
Uma impressão artística do sistema, assumindo que a massiva estrela companheira é um buraco negro. A estrela de fundo mais brilhante é sua companheira orbital, o pulsar de rádio PSR J0514-4002E. As duas estrelas estão separadas por 8 milhões de km. (Imagem: Daniëlle Futselaar, artsource.nl)
Este pulsar, designado PSR J0514-4002E, gira mais de 170 vezes por segundo, com cada rotação produzindo um pulso rítmico, como o tique-taque de um relógio. Ao observar pequenas mudanças neste tique-taque ao longo do tempo, utilizando uma técnica chamada temporização do pulsar, foram capazes de fazer medições extremamente precisas do seu movimento orbital.
“Pense nisso como ser capaz de colocar um cronômetro quase perfeito em órbita ao redor de uma estrela a quase 40,000 anos-luz de distância e então ser capaz de cronometrar essas órbitas com precisão de microssegundos.”, diz Ewan Barr, que liderou o estudo junto com o colega do MPIfR e Doutoranda Arunima Dutta.
A cronometragem regular também permitiu uma medição muito precisa da localização do sistema, mostrando que o objeto em órbita com o pulsar não era uma estrela regular - é invisível nas imagens do Telescópio Espacial Hubble de NGC 1851 - é, portanto, um remanescente extremamente denso de um colapso. estrela. Além disso, a mudança observada com o tempo do ponto de aproximação mais próximo entre as duas estrelas (o periastro) mostrou que a companheira tem uma massa que era simultaneamente maior do que a de qualquer estrela de neutrões conhecida e ainda menor do que a de qualquer buraco negro conhecido. colocando-o diretamente na lacuna de massa do buraco negro.
“Seja qual for esse objeto, é uma notícia animadora” – diz Paulo Freire, do MPIfR. “Se for um buraco negro, será o primeiro pulsar – sistema de buraco negro conhecido, que tem sido o Santo Graal da astronomia de pulsares há décadas! Se for uma estrela de neutrões, isto terá implicações fundamentais para a nossa compreensão do estado desconhecido da matéria nestas densidades incríveis!”
A equipa propõe que a formação do objeto massivo, e o seu subsequente emparelhamento com o pulsar de rádio de rotação rápida numa órbita estreita, é o resultado de uma história de formação bastante exótica (Fig. 3) só é possível devido ao seu ambiente local particular. O sistema é encontrado no aglomerado globular NGC 1851, uma densa coleção de estrelas antigas que estão muito mais compactadas do que as estrelas do resto da Galáxia. Aqui, está tão lotado que as estrelas podem interagir umas com as outras, interrompendo órbitas e, nos casos mais extremos, colidindo.
É uma dessas colisões entre duas estrelas de nêutrons que se propõe ter criado o objeto massivo que agora orbita o pulsar de rádio. No entanto, antes de o atual binário ser criado, o pulsar de rádio deve primeiro ter adquirido material de uma estrela doadora num chamado binário de raios-X de baixa massa. Esse processo de “reciclagem” é necessário para acelerar o pulsar até sua taxa de rotação atual. A equipe acredita que esta estrela doadora foi então substituída pelo atual objeto massivo num chamado encontro de troca.
“Este é o pulsar binário mais exótico já descoberto”, diz Thomas Tauris, da Universidade de Aalborg, na Dinamarca. “Sua longa e complexa história de formação ultrapassa os limites da nossa imaginação”.
Embora a equipe não possa dizer de forma conclusiva se descobriu a estrela de nêutrons mais massiva conhecida, o buraco negro mais leve conhecido ou mesmo alguma nova variante estelar exótica, o que é certo é que eles descobriram um laboratório único para sondar as propriedades da matéria sob as condições mais condições extremas do Universo.
“Ainda não terminamos este sistema”, diz Arunima Dutta.
Uma impressão artística do sistema, assumindo que a massiva estrela companheira é um buraco negro. A estrela de fundo mais brilhante é sua companheira orbital, o pulsar de rádio PSR J0514-4002E. As duas estrelas estão separadas por 8 milhões de km. (Imagem: Daniëlle Futselaar, artsource.nl)
Este pulsar, designado PSR J0514-4002E, gira mais de 170 vezes por segundo, com cada rotação produzindo um pulso rítmico, como o tique-taque de um relógio. Ao observar pequenas mudanças neste tique-taque ao longo do tempo, utilizando uma técnica chamada temporização do pulsar, foram capazes de fazer medições extremamente precisas do seu movimento orbital.
“Pense nisso como ser capaz de colocar um cronômetro quase perfeito em órbita ao redor de uma estrela a quase 40,000 anos-luz de distância e então ser capaz de cronometrar essas órbitas com precisão de microssegundos.”, diz Ewan Barr, que liderou o estudo junto com o colega do MPIfR e Doutoranda Arunima Dutta.
A cronometragem regular também permitiu uma medição muito precisa da localização do sistema, mostrando que o objeto em órbita com o pulsar não era uma estrela regular - é invisível nas imagens do Telescópio Espacial Hubble de NGC 1851 - é, portanto, um remanescente extremamente denso de um colapso. estrela. Além disso, a mudança observada com o tempo do ponto de aproximação mais próximo entre as duas estrelas (o periastro) mostrou que a companheira tem uma massa que era simultaneamente maior do que a de qualquer estrela de neutrões conhecida e ainda menor do que a de qualquer buraco negro conhecido. colocando-o diretamente na lacuna de massa do buraco negro.
“Seja qual for esse objeto, é uma notícia animadora” – diz Paulo Freire, do MPIfR. “Se for um buraco negro, será o primeiro pulsar – sistema de buraco negro conhecido, que tem sido o Santo Graal da astronomia de pulsares há décadas! Se for uma estrela de neutrões, isto terá implicações fundamentais para a nossa compreensão do estado desconhecido da matéria nestas densidades incríveis!”
A equipa propõe que a formação do objeto massivo, e o seu subsequente emparelhamento com o pulsar de rádio de rotação rápida numa órbita estreita, é o resultado de uma história de formação bastante exótica (Fig. 3) só é possível devido ao seu ambiente local particular. O sistema é encontrado no aglomerado globular NGC 1851, uma densa coleção de estrelas antigas que estão muito mais compactadas do que as estrelas do resto da Galáxia. Aqui, está tão lotado que as estrelas podem interagir umas com as outras, interrompendo órbitas e, nos casos mais extremos, colidindo.
É uma dessas colisões entre duas estrelas de nêutrons que se propõe ter criado o objeto massivo que agora orbita o pulsar de rádio. No entanto, antes de o atual binário ser criado, o pulsar de rádio deve primeiro ter adquirido material de uma estrela doadora num chamado binário de raios-X de baixa massa. Esse processo de “reciclagem” é necessário para acelerar o pulsar até sua taxa de rotação atual. A equipe acredita que esta estrela doadora foi então substituída pelo atual objeto massivo num chamado encontro de troca.
“Este é o pulsar binário mais exótico já descoberto”, diz Thomas Tauris, da Universidade de Aalborg, na Dinamarca. “Sua longa e complexa história de formação ultrapassa os limites da nossa imaginação”.
Embora a equipe não possa dizer de forma conclusiva se descobriu a estrela de nêutrons mais massiva conhecida, o buraco negro mais leve conhecido ou mesmo alguma nova variante estelar exótica, o que é certo é que eles descobriram um laboratório único para sondar as propriedades da matéria sob as condições mais condições extremas do Universo.
“Ainda não terminamos este sistema”, diz Arunima Dutta.
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- Fonte: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64455.php
