FERM descobre pulsar de milissegundos mais jovem - 100 pulsares até à data

Uma equipa internacional de cientistas usou o Telescópio Espacial de raios-gama Fermi da NASA para descobrir um poderoso e surpreendente pulsar de milissegundo que desafia as teorias actuais de como estes objectos se formam. Ao mesmo tempo, através de técnicas analíticas, outra equipa localizou nove pulsares raios-gama em dados do Fermi.

Um pulsar é um tipo de estrela de neutrões que emite energia electromagnética em intervalos periódicos. Uma estrela de neutrões é o objecto mais parecido com um buraco negro que os astrónomos conseguem observar directamente, comprimindo meio milhão de vezes a massa da Terra numa esfera do tamanho de uma cidade. Esta matéria está tão comprimida que mesmo uma colher de chá tem uma massa equivalente à do Monte Evereste.

"Com este novo grupo de pulsares, o Fermi já detectou mais de 100, um feito excitante quando consideramos que, antes do lançamento do Fermi em 2008, apenas se conheciam sete que emitiam raios-gama," afirma Pablo Saz Parkinson, astrofísico do Instituto Santa Cruz para Física de Partículas da Universidade da Califórnia, EUA, co-autor de dois artigos que explicam os achados.

Esta imagem mostra o estado "on e off" dos raios-gama do pulsar J1823-3021A, visto pelo Fermi. O objecto pulsa 183,3 vezes por segundo e tem um período de rotação de 5,44 milissegundos, o que se traduz para 11.000 rotações por minuto.
Crédito. NASA/DOE/Fermi
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Um grupo de pulsares combina densidade incrível com rotação extrema. O mais rápido destes denominados pulsares de milissegundo roda a 43.000 rotações por minuto.

Pensa-se que os pulsares de milissegundo atinjam tais velocidades porque estão ligados gravitacionalmente a estrelas normais em sistemas binários. Durante parte das suas vidas estelares, o gás flutua da estrela normal até ao pulsar. Ao longo do tempo, o impacto deste gás faz acelerar a rotação do pulsar.

Os fortes campos magnéticos e a rápida rotação dos pulsares provocam a emissão de feixes muito energéticos, desde ondas de rádio até raios-gama. Dado que a estrela transfere energia rotacional para o pulsar, a sua rotação eventualmente diminui à medida que a estrela perde matéria.

Tipicamente, os pulsares de milissegundo têm cerca de mil milhões de anos. No entanto, na edição de 3 de Novembro da revista Science, a equipa do Fermi revela um energético pulsar de milissegundo com apenas 25 milhões de anos.

O objecto, denominado PSR J1823-3021A, situa-se dentro de NGC 6624, uma colecção esférica de estrelas antigas conhecida como enxame globular, um entre cerca de 160 objectos similares que orbita a nossa Galáxia.

O enxame tem cerca de 10 mil milhões de anos e situa-se a mais ou menos 27.000 anos-luz de distância na direcção da constelação de Sagitário.

Esta imagem mostra as posições de nove novos pulsares (magenta) descobertos pelo Fermi e um pulsar de milissegundo invulgar (verde) que os dados do Fermi revelaram ser o pulsar mais jovem conhecido. Com esta nova fornada de descobertas, o Fermi já detectou mais de 100 pulsares de raios-gama.
Crédito: NASA/DOE/Fermi
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O Telescópio Fermi mostrou que onze enxames globulares emitem raios-gama, a emissão cumulativa de dúzias de pulsares de milissegundo demasiado ténues para até o Fermi detectar individualmente. Mas este não é o caso com NGC 6624.

"É surpreendente que todos estes raios-gama que vemos no enxame vêm de um único objecto. Deve ter sido formado recentemente com base na rapidez com que emite energia. É um pouco como descobrir um bebé num lar de terceira idade," afirma Paulo Freire, autor principal do estudo, no Instituto Max Planck para a Radioastronomia em Bona, Alemanha.

J1823-3021A foi previamente identificado como pulsar graças à sua emissão no rádio. No entanto, dos nove novos pulsares, nenhum deles é um pulsar de milissegundo, e apenas se descobriu mais tarde que um emitia ondas de rádio.

Apesar da sua sensibilidade, o Fermi consegue apenas detectar um raio-gama por cada 100.000 rotações em alguns destes ténues pulsares. Mesmo assim, novas técnicas de análise aplicadas à posição precisa e ao tempo de chegada dos fotões recolhidos pelo Fermi desde 2008 foram capazes de os identificar.

"Nós adoptámos métodos originalmente inventados para o estudo de ondas gravitacionais ao problema de descobrir pulsares de raios-gama, e rapidamente fomos recompensados," afirma Bruce Allen, director do Instituto Max Planck para Física Gravitacional em Hanôver, Alemanha. Allen é co-autor de um artigo acerca das descobertas, publicado na edição desta semana da revista The Astrophysical Journal.

Allen também dirige o projecto Einstein@Home, um esforço computacional distribuído que usa tempos de inactividade em computadores de voluntários por todo o mundo para processar dados astronómicos. Em Julho, o projecto alargou a sua pesquisa de pulsares raios-gama para o público em geral ao incluir dados do Fermi nos trabalhos processados pelos utilizadores do Einstein@Home.

Fonte: Astronomia Online
Nucleo de Astronomia
Centro de Ciência viva do Algarve