Em 5 de outubro de 2020, o cadáver em rápida rotação de uma estrela morta há muito tempo, localizada a cerca de 30.000 anos-luz da Terra, mudou de velocidade. Em um instante cósmico, sua rotação diminuiu. Poucos dias depois, começou a emitir ondas de rádio. Graças às medições oportunas de telescópios especializados em órbita, o astrofísico da Universidade Rice, Matthew Baring, e colegas puderam testar uma nova teoria sobre a possível causa desse raro fenômeno de desaceleração, ou “anti-glitch”, da SGR 1935+2154, uma estrela de nêutrons altamente magnética conhecida como magnetar.
Em um estudo publicado neste mês na Nature Astronomy, Baring e co-autores usaram dados de raios-X da X-ray Multi-Mirror Mission (XMM-Newton) da Agência Espacial Europeia e do Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) da NASA para analisar a rotação da magnetar. Eles mostraram que a desaceleração repentina poderia ter sido causada por uma ruptura semelhante a um vulcão na superfície da estrela, expelindo um “vento” de partículas massivas no espaço. A pesquisa identificou como esse vento poderia alterar os campos magnéticos da estrela, criando condições propícias para ativar as emissões de rádio que foram posteriormente medidas pelo telescópio Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST) da China.
“As pessoas especularam que as estrelas de nêutrons poderiam ter o equivalente a vulcões em sua superfície”, disse Baring, professor de física e astronomia. “Nossas descobertas sugerem que isso pode ser verdade e que, nessa ocasião, a ruptura provavelmente ocorreu no ou próximo ao polo magnético da estrela.”
A SGR 1935+2154 e outras magnetars são um tipo de estrela de nêutrons, os restos compactos de uma estrela morta que colapsou sob intensa gravidade. Com cerca de 20 quilômetros de largura e densidade semelhante ao núcleo de um átomo, as magnetars giram a cada poucos segundos e possuem os campos magnéticos mais intensos do universo.
As magnetars emitem radiação intensa, incluindo raios-X e ocasionalmente ondas de rádio e raios gama. Astrônomos podem decifrar muito sobre essas estrelas incomuns a partir dessas emissões. Contando pulsos de raios-X, por exemplo, físicos podem calcular o período rotacional de uma magnetar, ou o tempo necessário para realizar uma rotação completa, como a Terra faz em um dia. Os períodos rotacionais das magnetars geralmente mudam lentamente, levando dezenas de milhares de anos para diminuir em uma rotação por segundo.
Os glitches são aumentos abruptos na velocidade rotacional causados, na maioria das vezes, por mudanças repentinas no interior da estrela, segundo Baring. Já as desacelerações rotacionais abruptas das magnetars, chamadas de “anti-glitches”, são muito raras. Astrônomos registraram apenas três desses eventos, incluindo o ocorrido em outubro de 2020.
Enquanto os glitches podem ser rotineiramente explicados por mudanças no interior da estrela, os anti-glitches provavelmente não podem. A teoria de Baring é baseada na suposição de que são causados por alterações na superfície da estrela e no espaço ao seu redor. No novo artigo, ele e seus co-autores construíram um modelo de vento impulsionado por vulcões para explicar os resultados medidos no anti-glitch de outubro de 2020.
Baring explicou que o modelo utiliza apenas física padrão, especificamente mudanças no momento angular e conservação de energia, para explicar a desaceleração rotacional. “Um vento forte de partículas massivas emanando da estrela por algumas horas poderia estabelecer as condições para a queda no período rotacional”, afirmou. “Nossos cálculos mostraram que tal vento também teria o poder de mudar a geometria do campo magnético fora da estrela de nêutrons.”
A ruptura poderia ser uma formação semelhante a um vulcão, porque “as propriedades gerais da pulsação de raios-X provavelmente exigem que o vento seja lançado de uma região localizada na superfície”, acrescentou.
“O que torna o evento de outubro de 2020 único é que houve uma rajada rápida de rádio da magnetar apenas alguns dias após o anti-glitch, bem como uma ativação de emissões de rádio pulsadas e efêmeras logo depois”, explicou Baring. “Vimos apenas um punhado de magnetars pulsadas de rádio transitórias, e esta é a primeira vez que vimos uma ativação de rádio de uma magnetar quase simultânea a um anti-glitch.”
Baring argumentou que essa coincidência de tempo sugere que o anti-glitch e as emissões de rádio foram causadas pelo mesmo evento, e ele espera que estudos adicionais do modelo de vulcanismo forneçam mais respostas. “A interpretação do vento fornece um caminho para entender por que a emissão de rádio é ativada”, afirmou. “Isso oferece novos insights que não tínhamos antes.”
Este estudo representa um importante avanço na compreensão dos fenômenos relacionados às magnetars, contribuindo para desvendar os segredos dessas estrelas de nêutrons altamente magnéticas e misteriosas. A descoberta do mecanismo de vulcanismo e sua relação com a emissão de rádio abre novas possibilidades para futuras pesquisas e observações astronômicas, ampliando nosso conhecimento sobre o funcionamento das estrelas e a evolução do universo.
Fonte:
https://news.rice.edu/news/2023/volcano-rupture-could-have-caused-magnetar-slowdown
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Artigo original:
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