5064: Astrónomos detectaram actividade nunca antes vista num magnetar

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

(dr) Carl Knox / OzGrav
Impressão artística do magnetar Swift J1818.0–1607

Novas observações de uma estrela incomum, localizada a aproximadamente 15 mil anos-luz da Terra, revelaram um padrão bizarro de actividade estelar que os astrónomos dizem nunca ter visto antes.

De acordo com o site Science Alert, a estrela em questão chama-se Swift J1818.0–1607, foi descoberta no ano passado e é aquilo a que os astrónomos chamam de magnetar, ou seja, um tipo especial de estrela de neutrões, com um campo magnético muito poderoso, que se forma quando estrelas super-gigantes não conseguem transformar-se em super-novas, colapsando em núcleos incrivelmente densos.

Apesar de ainda só terem sido detectados 30 objectos deste género na Via Láctea, este consegue destacar-se. Isto porque, entre estes magnetares que emitem ondas de rádio de uma forma semelhante aos pulsares (outro tipo de estrela de neutrões), nenhum foi visto a fazê-lo como o Swift J1818.0-1607. O que leva alguns especialistas a sugerir que pode representar algum tipo de “elo perdido” entre magnetares e pulsares.

Agora, graças às oito observações realizadas em 2020, astrónomos notaram que os seus pulsos de rádio mudam distintamente de carácter: em maio pareciam os de um pulsar, em Junho mudaram para uma forma diferente de tremulação clara/fraca e em Julho adoptaram uma mistura entre os dos pulsares e os dos magnetares.

“Este comportamento bizarro nunca foi visto em qualquer outro magnetar”, explicou Marcus Lower, investigador da Universidade de Swinburne e da Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), cujo estudo foi publicado, em Dezembro, na revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Embora estas flutuações ainda não possam ser explicadas de forma clara, os investigadores sugerem que podem representar uma forma de evolução estelar que ainda não entendem totalmente.

“Talvez este magnetar tenha evoluído de um pulsar mais regular ao longo do tempo… ou talvez nós estejamos a perder outros magnetares na Via Láctea porque estão tão distantes de nós que as ondas de rádio de baixa frequência que vemos estão demasiado espalhadas para que os possamos detectar”, acrescentou.

Além disso, as novas observações do Swift J1818.0–1607 sugerem que o seu eixo magnético não está alinhado com o eixo de rotação e, em vez disso, mergulha no seu hemisfério sul. Se assim for, trata-se de mais uma estreia para um magnetar e poderia explicar algumas das mudanças observadas no perfil de emissão de rádio.

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Por ZAP
5 Fevereiro, 2021


4940: J1818.0-1607: Chandra estuda magnetar extraordinário

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Ampliação de J1818.0-1607.
Crédito: raios-X – NASA/CXC/Univ. da Virgínia Ocidental/H. Blumer; infravermelho (Spitzer e Wise) – NASA/JPL-CalTech/Spitzer

Em 2020, os astrónomos acrescentaram um novo membro a uma família exclusiva de objectos exóticos com a descoberta de um magnetar. Novas observações do Observatório de raios-X Chandra da NASA ajudam a apoiar a ideia de que é também um pulsar, o que significa que emite pulsos regulares de luz.

Os magnetares são um tipo de estrela de neutrões, um objecto incrivelmente denso composto principalmente de neutrões compactados, que se forma a partir do colapso do núcleo de uma estrela massiva durante uma super-nova.

O que diferencia os magnetares de outras estrelas de neutrões é que também têm os campos magnéticos mais poderosos conhecidos do Universo. Para fins de contexto, a força do campo magnético do nosso planeta tem um valor de aproximadamente 1 G (gauss), enquanto um imã num frigorífico mede cerca de 100 G. Os magnetares, por outro lado, têm campos magnéticos de cerca de mil biliões G. Se um magnetar estivesse localizado a um-sexto do caminho até à Lua (cerca de 64.000 quilómetros), apagaria os dados de todos os cartões de crédito na Terra.

No dia 12 de Março de 2020, os astrónomos detectaram um novo magnetar com o Telescópio Neil Gehrels Swift da NASA. Este é apenas o 31.º magnetar conhecido, entre cerca de 3000 estrelas de neutrões já catalogadas.

Após observações de acompanhamento, os investigadores determinaram que este objeto, denominado J1818.0-1607, era especial por outros motivos. Em primeiro lugar, pode ser o magnetar mais jovem conhecido, com uma idade estimada em cerca de 500 anos. Isto baseia-se no ritmo a que a rotação diminui e na suposição de que nasceu a girar muito mais depressa. Em segundo lugar, também gira a uma velocidade muito mais elevada do que qualquer outro magnetar descoberto anteriormente, completando uma rotação a cada 1,4 segundos.

As observações de J1818.0-1607 pelo Chandra obtidas menos de um mês após a descoberta com o Swift deram aos astrónomos a primeira visão de alta resolução deste objecto em raios-X. Os dados do Chandra revelaram uma fonte pontual onde o magnetar estava localizado, que é cercada por emissão difusa de raios-X, provavelmente provocada por raios-X reflectidos na poeira localizada na sua vizinhança (parte desta emissão difusa de raios-X também pode ser de ventos que sopram da estrela de neutrões).

Harsha Blumer da Universidade da Virgínia Ocidental e Samar Safi-Harb da Universidade de Manitoba no Canadá publicaram recentemente os resultados das observações de J1818.0-1607 com o Chandra na revista científica The Astrophysical Journal Letters.

A imagem composta contém um amplo campo de visão no infravermelho de duas missões da NASA, o Telescópio Espacial Spitzer e o WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer), obtido antes da descoberta do magnetar. Os raios-X do Chandra mostram o magnetar a roxo. O magnetar está localizado perto do plano da Via Láctea a uma distância de aproximadamente 21.000 anos-luz da Terra.

Outros astrónomos também observaram J1818.0-1607 com radiotelescópios, como o VLA (Karl Jansky Very Large Array) da NSF, e determinaram que emite ondas de rádio. Isto implica que também tem propriedades semelhantes às de um típico “pulsar movido a rotação”, um tipo de estrela de neutrões que emite feixes de radiação que são detectados como pulsos repetidos de emissão à medida que gira e desacelera. Apenas cinco magnetares, incluindo este, foram registados a agir também como pulsares, constituindo menos de 0,2% da população conhecida de estrelas de neutrões.

As observações do Chandra também podem fornecer suporte a esta ideia geral. Safi-Harb e Blumer estudaram a eficácia a que J1818.0-1607 converte energia, a partir do seu ritmo decrescente de rotação, em raios-X. Eles concluíram que esta eficiência é mais baixa do que a encontrada normalmente para magnetares, e provavelmente dentro da gama encontrada para outros pulsares movidos a rotação.

Seria expectável que a explosão que produziu um magnetar desta idade tivesse deixado para trás um campo de destroços detectável. Para pesquisar este remanescente de super-nova, Safi-Harb e Blumer analisaram os raios-X do Chandra, os dados infravermelhos do Spitzer e os dados de rádio do VLA. Com base nos dados do Spitzer e do VLA, encontraram possíveis evidências de um remanescente, mas a uma distância relativamente grande do magnetar. A fim de cobrir essa distância, o magnetar precisaria de ter viajado a velocidades muito superiores às das estrelas de neutrões mais rápidas conhecidas, mesmo supondo que seja muito mais antigo do que o esperado, o que permitiria mais tempo de viagem.

Astronomia On-line
12 de Janeiro de 2021


4881: Potencialmente detectado pela primeira vez o nascimento de um magnetar devido a uma colisão colossal

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta ilustração mostra a sequência da formação de um magnetar alimentado por uma quilo-nova, cujo brilho máximo atinge até 10.000 vezes o de uma nova clássica. 1) as duas estrelas de neutrões em órbita espiralam cada vez mais perto uma da outra. 2) Colidem e fundem-se, despoletando uma explosão que liberta mais energia em meio segundo do que o Sol vai produzir durante toda a sua vida de 10 mil milhões de anos. 3) A fusão forma uma estrela de neutrões ainda mais massiva chamada magnetar, que tem um campo magnético extraordinariamente poderoso. 4) O magnetar deposita energia no material ejectado, atingindo um brilho inesperadamente alto no infravermelho.
Crédito: NASA, ESA e D. Player (STScI)

Há muito tempo, no Universo distante, uma enorme explosão de raios-gama libertou mais energia em meio segundo do que o Sol irá produzir durante a sua vida inteira de 10 mil milhões de anos.

Depois de examinar o surto incrivelmente brilhante no visível, em raios-X, no infravermelho próximo e no rádio, uma equipa astrofísica da Universidade Northwestern pensa ter, potencialmente, detectado o nascimento de um magnetar.

Os investigadores pensam que o magnetar foi formado pela fusão de duas estrelas de neutrões, o que nunca tinha sido observado antes. A fusão resultou numa quilo-nova brilhante – a mais brilhante já vista – cuja luz finalmente atingiu a Terra no dia 22 de maio de 2020. A radiação veio ao início como um surto de raios-gama, a que se dá o nome de explosão curta de raios-gama.

“Quando duas estrelas de neutrões se fundem, o resultado previsto mais comum é que formem uma estrela de neutrões que colapsa num buraco negro em milissegundos ou menos,” disse Wen-fai Fong, da Universidade Northwestern, que liderou o estudo. “O nosso trabalho mostra que é possível que, para esta explosão curta de raios-gama em particular, o objecto massivo tenha sobrevivido. Em vez de colapsar para um buraco negro, tornou-se num magnetar: uma estrela de neutrões que gira rapidamente que tem grandes campos magnéticos, despejando energia para o seu ambiente circundante e criando o brilho muito forte que vemos.”

A investigação foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal.

Fong é professora assistente de física e astronomia do Colégio de Artes e Ciências da Universidade Northwestern e membro do CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics). A investigação envolveu dois alunos, três licenciados e três pós-doutorandos do laboratório de Fong.

A ocorrência de um novo fenómeno

Depois da radiação ter sido detectada pela primeira vez pelo Observatório Neil Gehrels Swift da NASA, os cientistas rapidamente recrutaram outros telescópios – incluindo o Telescópio Espacial Hubble da NASA, o VLA (Very Large Array), o Observatório W. M. Keck e a rede do Observatório Las Cumbres – para estudar o rescaldo da explosão e a sua galáxia hospedeira.

A equipa de Fong percebeu rapidamente que algo não batia certo.

Em comparação com as observações de raios-X e no rádio, a emissão no infravermelho próximo detectada com o Hubble era demasiado brilhante. Na verdade, era 10 vezes mais brilhante do que o previsto.

“À medida que os dados chegavam, começámos a formar uma imagem do mecanismo que produzia a radiação que observávamos,” disse Tanmoy Laskar da Universidade de Bath, no Reino Unido. “Assim que obtivemos as observações do Hubble, tivemos que mudar completamente o nosso processo de pensamento, porque a informação que o Hubble acrescentou fizeram-nos perceber que tínhamos que descartar o nosso pensamento convencional e que um novo fenómeno estava a acontecer. De modo que tivemos que descobrir o que isso significava para a física por trás destas explosões extremamente energéticas.”

Monstro magnético

Fong e a sua equipa discutiram várias possibilidades para explicar o brilho invulgar – conhecido como explosão curta de raios-gama – que o Hubble observou. Os investigadores pensam que as explosões curtas são provocadas pela fusão de duas estrelas de neutrões, objectos extremamente densos com mais ou menos a massa do Sol comprimida no volume de uma grande cidade. Embora a maioria das explosões curtas de raios-gama provavelmente resultem num buraco negro, as duas estrelas de neutrões que se fundiram neste caso podem ter-se combinado para formar um magnetar, uma estrela de neutrões super-massiva com um campo magnético muito poderoso.

“Basicamente temos estas linhas de campo magnético ancoradas na estrela que estão a girar cerca de 1000 vezes por segundo, e isto produz um vento magnetizado,” explicou Laskar. “Estas linhas de campo giratórias extraem a energia rotacional da estrela de neutrões formada na fusão e depositam essa energia no material ejectado pela explosão, fazendo com que o material brilhe ainda mais.”

“Sabemos que os magnetares existem porque vemo-los na nossa Galáxia,” acrescentou Fong. “Achamos que a maioria é formada na morte explosiva de estrelas massivas, deixando para trás estas estrelas de neutrões altamente magnetizadas. “No entanto, é possível que uma pequena fracção se forme em fusões de estrelas de neutrões. Nunca vimos evidências disso antes, muito menos no infravermelho, o que torna esta descoberta especial.”

Quilo-nova estranhamente brilhante

Pensa-se que as quilo-novas, que são normalmente 1000 vezes mais brilhantes do que uma nova clássica, acompanhem explosões curtas de raios-gama. Exclusivas à fusão de dois objectos compactos, as quilo-novas brilham do decaimento radioactivo dos elementos pesados ejectados durante a fusão, produzindo elementos altamente cobiçados como ouro e urânio.

“Só temos até à data uma quilo-nova confirmada e bem estudada,” disse Jillian Rastinejad, co-autora do artigo e estudante graduada do laboratório de Fong. “Portanto, é especialmente estimulante encontrar mais uma potencial quilo-nova que parece tão diferente. Esta descoberta deu-nos a oportunidade de explorar a diversidade de quilo-novas e dos seus objectos remanescentes.”

Caso o brilho inesperado visto pelo Hubble tenha vindo de um magnetar que depositou a energia no material da quilo-nova, então, dentro de alguns anos, o material ejectado da explosão produzirá radiação que aparece em comprimentos de onda do rádio. As observações posteriores no rádio podem, em última análise, provar que se tratava de um magnetar, levando a uma explicação da origem de tais objectos.

“Agora que temos uma candidata muito brilhante a quilo-nova,” disse Rastinejad, “estou ansiosa pelas novas surpresas que as explosões curtas de raios-gama e que as fusões de estrelas de neutrões nos reservam no futuro.”

Astronomia On-line
29 de Dezembro de 2020


4683: Magnetares podem estar por trás de explosões rápidas de rádio

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Um magnetar é um tipo de estrela de neutrões, que os cientistas acreditam ter um campo magnético extremamente poderoso. Agora, um novo estudo sugere que podem ser a fonte de algumas explosões rápidas de rádio.

Embora muitas pesquisas tenham como objectivo explicar o misterioso fenómeno das explosões, a fonte destas permaneceu indefinida até agora e o assunto é alvo de algum debate.

Em 28 de Abril de 2020, uma equipa de aproximadamente 50 elementos detectou uma explosão de rádio excepcionalmente intensa proveniente de um magnetar próximo localizado na Via Láctea.

Agora, num estudo publicado na Nature, os investigadores mostram que a intensidade de uma explosão de radio (Fast Radio Bursts) foi três mil vezes maior do que a de qualquer magnetar medido até agora, dando peso à teoria de que um magnetar pode estar na origem de pelo menos alguns FRBs.

“Uma explosão tão intensa vinda de outra galáxia seria indistinguível de algumas explosões de rádio rápidas, então isso dá peso à teoria que sugere que magnetares poderiam estar por trás de pelo menos alguns FRBs”, refere a co-autora Pragya Chawla, estudante do departamento de física da Universidade McGill.

As explosões rápidas de rádio foram descobertas há mais de uma década. Os astrónomos descobriram que algumas dessas explosões de alta intensidade – mais intensas do que a energia gerada pelo sol ao longo de milhões a bilhões de anos – se repetem.

Uma teoria levantou a hipótese de que estes sinais seriam provenientes de magnetares extra galácticos, ou seja, estrelas jovens de neutrões extremamente magnéticas que ocasionalmente disparam para libertar enormes quantidades de energia.

Contudo, “até agora, todos os sinais de rádio que os telescópios conseguiram detectar estavam em outras galáxias, o que torna bastante difícil de os estudar detalhadamente”, diz o co-autor Ziggy Pleunis.

O cientista acrescenta que “para além disso, a teoria magnetar não foi apoiada por observações na nossa própria galáxia”.

No entanto, “dado às grandes lacunas na energia e na actividade entre as fontes de explosões de rádio mais brilhantes e activas, talvez magnetares mais jovens, mais energéticos e activos sejam necessários para explicar todas as observações de FRB”, sublinha Paul Scholz do Instituto Dunlap de Astronomia e Astrofísica na Universidade de Toronto.

A prova definitiva de uma origem magnetar para alguns sinais rádio viria da detecção simultânea de uma explosão extra-galáctica e de uma explosão de raios-X, diz o Futurity.

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Por ZAP
19 Novembro, 2020


4562: A estrela morta que emitiu ondas de rádio no interior da Via Láctea voltou a fazê-lo

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

(dr) ESA
Concepção artística da emissão de ondas de rádio do magnetar SGR1935+2154

O magnetar SGR 1935+2154, que em Abril emitiu a primeira explosão de rádio conhecida de dentro da Via Láctea, explodiu mais uma vez.

A pequena estrela morta responsável pela primeira detecção de explosões rápidas de rádio (FRBs) na Via Láctea explodiu novamente, dando aos astrónomos mais dados para estudar este mistério cósmico. Estes fenómenos, tão poderosos quanto centenas de milhões de sóis, duram apenas alguns milissegundos e são muito difíceis de detectar.

Em Abril, os astrónomos captaram os sinais do magnetar SGR 1935+2154, que se localiza a apenas 30 mil anos-luz da Terra. A explosão emitiu ondas de rádio muito brilhantes durante alguns milissegundos e foi registada por observatórios de rádio de todo o mundo.

No dia 8 de Outubro, SGR 1935+2154 explodiu outra vez. O sinal foi detectado pelos cientistas do projecto CHIME/FRB no formato de três rajadas de rádio que duraram três segundos.

O radiotelescópio FAST observou um outro detalhe: uma emissão de rádio pulsada consistente com o período de rotação do magnetar.

“É muito emocionante ver o SGR 1935+2154 de volta e estou optimista de que, ao estudarmos estas explosões com mais cuidado, vamos entender melhor a potencial relação entre magnetares e explosões rápidas de rádio”, disse a astrónoma Deborah Good, da Universidade da Colúmbia Britânica, citada pelo Science Alert.

Ainda não há muitos detalhes sobre as três novas rajadas de rádio, uma vez que os dados recolhidos pelos investigadores estão em fase de análise. “Apesar de serem menos brilhantes do que a detecção de Abril, estas explosões ainda são muito brilhantes e poderiam ser vistas se ocorressem numa outra galáxia”, adiantou Good.

Até agora só foram detectados 24 magnetares no Universo. De acordo com os cientistas, este tipo de estrelas de neutrões pode gerar estes sinais de rádio quando o equilíbrio entre o campo magnético e a atracção gravitacional leva a tremores super-fortes, seguidos depois por enormes flashes magnetares.

Se os dados recolhidos pelos cientistas foram comprovados, o magnetar SGR 1935+2154 será o sexto com emissão de rádio pulsada, com uma frequência de pulso de 3,24781 segundos – quase o mesmo período de rotação da estrela.

Os astrónomos têm-se esforçado para encontrar um elo de ligação entre magnetares e pulsares de rádio, um outro tipo de estrela de neutrões com um campo magnético normal que pulsam em ondas de rádio quando giram. SGR 1935+2154 pode ser um possível “elo perdido” entre estes dois tipos de estrelas.

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Por ZAP
29 Outubro, 2020

 

4383: Cientistas medem, pela primeira vez, a distância até um magnetar na Via Láctea

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

ESO

Com a ajuda do observatório Very Long Baseline Array (VLBA), uma equipa de astrónomos conseguiu medir, pela primeira vez, a distância até ao magnetar XTE J1810-197, localizado na Via Láctea. 

Os magnetares são um tipo de estrela de neutrões, com um campo magnético bastante forte, capazes de emitir raios X e raios gama. Aliás, é por esse motivo que muitos cientistas pensam que os magnetares são os responsáveis pelas rajadas rápidas de rádio (FRBs).

Nesta nova investigação, cujo artigo científico foi publicado na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, a equipa de cientistas analisou o XTE J1810-197 durante 2019 e 2020, observando-o em lados opostos na órbita da Terra durante o trajecto em torno do Sol. Os investigadores notaram uma pequena mudança no efeito paralaxe, isto é, a posição que o objecto aparenta ter em relação a outros no fundo, mais distantes.

Através da paralaxe, é possível calcular a distância directa do objecto.

De acordo com o Tech Explorist, esta é a primeira medida do paralaxe de um magnetar, e revela que XTE J1810-197 está entre os magnetares mais próximos conhecidos – a “apenas” 1.800 anos-luz.

“Ter uma distância precisa deste magnetar significa que podemos calcular a força dos pulsos de rádio vindos deste corpo celeste. Se ele emitir uma FRB, vamos descobrir a força do pulso”, resumiu Adam Deller, membro da Universidade de Tecnologia da Austrália.

O XTE J1810-197 é um dos seis conhecidos que emite pulsos de ondas de rádio. O magnetar ficou activo de 2003 a 2008 e fez um intervalo longo de dez anos na sua actividade. Em Dezembro de 2019, “ressuscitou” e voltou a emitir ondas de rádio.

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Por ZAP
25 Setembro, 2020