Em 5 de outubro de 2020, o cadáver em rápida rotação de uma estrela morta há cerca de 30.000 anos-luz da Terra mudou de velocidade. Em um instante cósmico, sua rotação diminuiu. E alguns dias depois, começou a emitir ondas de rádio abruptamente.
Graças a medições oportunas de telescópios orbitais especializados, o astrofísico da Rice University, Matthew Baring, e seus colegas puderam testar uma nova teoria sobre uma possível causa para a rara desaceleração, ou “anti-glitch”, de SGR 1935+2154, um tipo altamente magnético de estrela de nêutrons conhecida como magnetar.
Em um estudo publicado este mês na Astronomia da Natureza, Baring e os co-autores usaram dados de raios-X da Missão Multi-Mirror de raios-X da Agência Espacial Européia (XMM-Newton) e do Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) da NASA para analisar a rotação do magnetar. Eles mostraram que a desaceleração repentina pode ter sido causada por uma ruptura semelhante a um vulcão na superfície da estrela que expeliu um “vento” de partículas massivas no espaço. A pesquisa identificou como esse vento poderia alterar os campos magnéticos da estrela, semeando condições que provavelmente ativariam as emissões de rádio que foram posteriormente medidas pelo Telescópio Esférico de Abertura de Quinhentos Metros (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 pode ser o caso e que, nesta ocasião, a ruptura provavelmente ocorreu no polo magnético da estrela ou próximo a ele”.
SGR 1935+2154 e outros magnetares são um tipo de estrela de nêutrons, os restos compactos de uma estrela morta que entrou em colapso sob intensa gravidade. Com cerca de 20 quilômetros de largura e tão densos quanto o núcleo de um átomo, os magnetares giram uma vez a cada poucos segundos e apresentam os campos magnéticos mais intensos do universo.
Os magnetares emitem radiação intensa, incluindo raios-X e ocasionais ondas de rádio e raios gama. Os astrônomos podem decifrar muito sobre as estrelas incomuns dessas emissões. Contando pulsos de raios-X, por exemplo, os físicos podem calcular o período de rotação de um magnetar, ou a quantidade de tempo que leva para fazer uma rotação completa, como a Terra faz em um dia. Os períodos de rotação dos magnetares normalmente mudam lentamente, levando dezenas de milhares de anos para desacelerar em uma única rotação por segundo.
As falhas são aumentos abruptos na velocidade de rotação que são mais frequentemente causados por mudanças repentinas nas profundezas da estrela, disse Baring.
“Na maioria das falhas, o período de pulsação fica mais curto, o que significa que a estrela gira um pouco mais rápido do que antes”, disse ele. “A explicação do livro didático é que, com o tempo, as camadas externas magnetizadas da estrela desaceleram, mas o núcleo interno não magnetizado não. Isso leva a um acúmulo de estresse no limite entre essas duas regiões e a sinais de falha uma transferência repentina de energia rotacional do núcleo de rotação mais rápida para a crosta de rotação mais lenta.”
Desacelerações rotacionais abruptas de magnetares são muito raras. Os astrônomos registraram apenas três das “anti-falhas”, incluindo o evento de outubro de 2020.
Embora as falhas possam ser rotineiramente explicadas por mudanças dentro da estrela, as anti-falhas provavelmente não podem. A teoria de Baring é baseada na suposição de que eles são causados por mudanças na superfície da estrela e no espaço ao seu redor. No novo artigo, ele e seus coautores construíram um modelo de vento impulsionado por um vulcão para explicar os resultados medidos do anti-glitch de outubro de 2020.
Baring disse que o modelo usa apenas física padrão, especificamente mudanças no momento angular e conservação de energia, para explicar a desaceleração rotacional.
“Um forte vento de partículas massivas emanando da estrela por algumas horas poderia estabelecer as condições para a queda no período de rotação”, disse ele. “Nossos cálculos mostraram que esse vento também teria o poder de alterar a geometria do campo magnético fora da estrela de nêutrons”.
A ruptura pode 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”, disse ele.
“O que torna o evento de outubro de 2020 único é que houve uma explosão rápida de rádio do magnetar apenas alguns dias após o anti-glitch, bem como uma emissão de rádio efêmera e pulsada logo depois”, disse ele. “Vimos apenas um punhado de magnetares de rádio pulsados transitórios, e esta é a primeira vez que vimos uma ativação de rádio de um magnetar quase contemporâneo com um anti-glitch”.
Baring argumentou que essa coincidência de tempo sugere que as emissões anti-falha e 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”, disse ele. “Ele fornece uma nova visão que não tínhamos antes.”
A pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation (1813649), NASA (80NSSC22K0397), Instituto de Ciência Avançada RIKEN do Japão e Ministério de Ciência e Tecnologia de Taiwan.
Com informações de Science Daily.
