3936: Nasceu uma estrela: é o magnetar mais jovem de sempre

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

(dr) ESA
Representação artística do magnetar Swift J1818.0-1607

Astrónomos da NASA e da ESA descobriram o pulsar mais jovem alguma vez conhecido. Esta “criança celeste” tem apenas 240 anos.

É muito raro encontrar um objecto celeste muito novo. No entanto, esta pequena estrela, conhecida como Swift J1818.0-1607, é a mais nova do género, e está a apenas 60 anos-luz da constelação Cassiopeia.

Uma das características desta recém-nascida é que não é apenas uma estrela de neutrões, mas também um magnetar, um tipo de estrela de neutrões que gira a alta velocidade sobre si mesma e que possui um intenso campo magnético. Até agora, só foram descobertos 30 magnetares.

Além disso, segundo o New Atlas, pertence ao clube exclusivo de magnetares que também são pulsares de rádio, dos quais existem apenas cinco membros conhecidos.

Ser tão jovem ajuda os astrónomos a aprender mais sobre os primeiros dias este objecto estelar. “Este objecto está a mostrar-nos um tempo anterior na vida de um magnetar, logo após a sua formação”, disse Nanda Rea, em comunicado.

A Swift J1818.0-1607 reúne a massa de dois sóis num espaço do tamanho de uma cidade, girando uma vez a cada 1,36 segundos, uma característica que a torna um dos objectos de rotação mais rápidos que conhecemos. O seu poderoso campo magnético significa que muitas vezes explode em raios gama, raios-X e ondas de rádio.

O Observatório Neil Gehrels Swift, da NASA, localizou o corpo celeste a 12 de março, durante uma explosão de raios-X. O artigo científico com as descobertas foi publicado recentemente no Astrophysical Journal Letters.

Apesar de os magnetares serem muito raros, a equipa refere que podem ser mais comuns do que imaginamos. “É provável que os magnetares sejam muito bons a esconderem-se sob o radar quando estão adormecidos e só sejam descobertos quando ‘acordam’. Este bebé magnetar demonstrou isso mesmo, dado que era muito menos luminoso antes da explosão que levou à sua descoberta.”

ZAP //

Por ZAP
30 Junho, 2020

 

spacenews

 

3884: XMM-Newton espia pulsar bebé mais jovem alguma vez descoberto

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista de um magnetar.
Os magnetares são os objectos cósmicos com os mais fortes campos magnéticos alguma vez medidos no Universo. São pulsares extremamente magnetizados – os remanescentes quentes e densos de estrelas massivas que expelem radiação energética em surtos impulsivos e surtos mais longos em escalas de tempo de milissegundos a anos.
Uma campanha com vários instrumentos liderada pelo XMM-Newton da ESA capturou uma explosão emanando do pulsar bebé mais jovem já descoberto: Swift J1818.0−1607, que é curiosamente também um magnetar.
Crédito: ESA

Uma campanha de observação liderada pelo observatório espacial XMM-Newton da ESA revela o pulsar mais jovem alguma vez visto – o remanescente de uma estrela anteriormente massiva – que também é um “magnetar”, ostentando um campo magnético cerca de 100 milhões de vezes mais forte do que os imãs mais poderosos já construídos por humanos.

Os pulsares são alguns dos objectos mais exóticos do Universo. Formam-se quando estrelas massivas terminam as suas vidas por meio de poderosas explosões de super-nova e deixam para trás remanescentes estelares extremos: quentes, densos e altamente magnetizados. Às vezes, os pulsares também passam por períodos de actividade bastante alta, durante os quais emitem enormes quantidades de radiação energética em escalas de tempo de milissegundos a anos.

As explosões mais pequenas geralmente assinalam o início de um maior surto, quando a emissão de raios-X se pode tornar mil vezes mais intensa. Uma campanha de vários instrumentos liderada pelo XMM-Newton capturou agora uma explosão emanando do pulsar bebé mais jovem alguma vez descoberto: Swift J1818.0−1607, que foi originalmente descoberto pelo Observatório Swift da NASA em Março.

E há mais. Este pulsar não é apenas o mais jovem dos 3000 conhecidos na nossa Via Láctea, mas também pertence a uma categoria muito rara de pulsares: magnetares, os objectos cósmicos com os campos magnéticos mais fortes já medidos no Universo.

“Swift J1818.0−1607 fica a cerca de 15.000 anos-luz de distância, dentro da Via Láctea,” diz o autor principal Paolo Esposito da Escola Universitária de Estudos Superiores de Pavia, Itália.

“Identificar algo tão jovem, logo após se formar no Universo, é extremamente empolgante. As pessoas na Terra poderiam ver a explosão de super-nova que formou este magnetar bebé há cerca de 240 anos, bem no meio das revoluções americana e francesa.”

Este magnetar ainda tem mais títulos a reclamar. É um dos objectos do seu tipo com mais rápida rotação conhecida, girando uma vez a cada 1,36 segundos – apesar de conter a massa de dois sóis num remanescente estelar que mede apenas 25 km de diâmetro.

Imediatamente após a descoberta, os astrónomos examinaram este objecto em mais detalhe com o XMM-Newton, com os satélites Swift e NuSTAR da NASA e com o Radiotelescópio da Sardenha na Itália.

Ao contrário da maioria dos magnetares, que são observáveis apenas em raios-X, as observações revelaram que Swift J1818.0−1607 é um dos poucos que também mostra emissão pulsada no rádio.

“Os magnetares são objectos fascinantes e este bebé parece ser especialmente intrigante, devido às suas características extremas,” diz Nanda Rea do Instituto de Ciências Espaciais em Barcelona, Espanha, e investigadora principal das observações.

“O facto de poder ser observado tanto em raios-X como no rádio fornece uma pista importante para um debate científico em andamento sobre a natureza de um tipo específico de remanescente estelares: os pulsares.”

Um tipo de pulsar especialmente magnetizado, pensa-se que os magnetares sejam invulgares no Universo – os astrónomos detectaram apenas cerca de 30 – e supõe-se que sejam distintos de outros tipos de pulsar que aparecem fortemente nas emissões de rádio.

Mas os investigadores de raios-X suspeitam há muito tempo que os magnetares podem ser bem mais comuns do que esta visão sugere. Esta nova descoberta apoia a ideia de que, em vez de serem exóticos, podem formar uma fracção substancial dos pulsares encontrados na Via Láctea.

“O facto de um magnetar ter sido formado recentemente indica que esta ideia tem fundamento,” explica a co-autora Alice Borghese, que trabalhou na análise de dados com o colega Francesco Coti Zelati – ambos também do Instituto de Ciências Espaciais em Barcelona.

“Os astrónomos também descobriram muitos magnetares na década passada, duplicando a população conhecida,” acrescenta. “É provável que os magnetares sejam bons a ‘voar abaixo do radar’ quando estão adormecidos e só sejam descobertos quando ‘acordam’ – como demonstrado por este magnetar bebé, que era muito menos luminoso antes da explosão que levou à sua descoberta.”

Além disso, pode não haver uma diversidade de pulsares tão ampla quanto se pensava inicialmente. Os fenómenos distintos mostrados pelos magnetares também podem ocorrer noutros tipos de pulsares, assim como Swift J1818.0−1607 exibe características – emissão de rádio – geralmente não atribuídas aos magnetares.

“Embora interessantes por si só, os magnetares são relevantes numa escala muito mais ampla: podem desempenhar um papel fundamental na condução de uma série de eventos transientes que vemos no Universo,” acrescenta Francesco.

“Acredita-se que estes eventos estejam de alguma forma ligados aos magnetares durante o seu nascimento, ou nos estágios iniciais das suas vidas, tornando esta descoberta especialmente emocionante.”

Exemplos de eventos transientes incluem explosões de raios-gama, explosões de super-nova super-luminosas e os misteriosos FRBs (Fast Radio Bursts). Estes eventos energéticos estão potencialmente ligados à formação e existência de objectos jovens e fortemente magnetizados – como Swift J1818.0−1607.

“Para inferir a idade deste magnetar, os investigadores precisaram de medições de alta resolução a longo prazo, tanto do ritmo de rotação, tanto de como a rotação muda ao longo do tempo,” acrescenta o cientista Norbert Schartel, do projecto XMM-Newton da ESA.

“O instrumento EPIC (European Photon Imaging Camera) do XMM-Newton observou Swift J1818.0−1607 apenas três dias após a sua descoberta, permitindo que os investigadores extraíssem uma imagem precisa da sua emissão de raios-X e caracterizassem com mais detalhe as suas propriedades espectrais e de rotação.”

“Este tipo de investigação é extremamente importante para entender mais sobre o conteúdo estelar da Via Láctea e para revelar a complexidade dos fenómenos que ocorrem em todo o Universo.”

Astronomia On-line
19 de Junho de 2020

 

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3878: Mistério de 50 anos resolvido. Os pulsares brilham intensamente (e já se sabe porquê)

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

NASA

Durante mais de meio século, a causa dos raios de ondas de rádio que os pulsares emitem tem confundido os cientistas. Agora, uma equipa de investigadores parece ter finalmente identificado o mecanismo responsável pelo brilho intenso dos pulsares.

A proposta de uma equipa de investigadores começa com os fortes campos eléctricos do pulsar, que arrancam electrões da superfície da estrela e os aceleram a energias extremas. Os electrões acelerados começam eventualmente a emitir raios gama de alta energia.

Estes raios gama, quando absorvidos pelo campo magnético ultra-forte do pulsar, produzem um dilúvio de electrões adicionais e as suas contrapartes de antimatéria, os positrões.

As novas partículas carregadas abafam os campos eléctricos, fazendo-os oscilar. Os campos eléctricos oscilantes na presença dos poderosos campos magnéticos do pulsar produzem ondas electromagnéticas que escapam para o Espaço.

Usando simulações de plasma, os investigadores descobriram que estas ondas electromagnéticas coincidem com as ondas de rádio observadas pelos pulsares. 

“O processo é muito parecido com um raio”, disse Alexander Philippov, do Centro de de Astrofísica Computacional no Instituto Flatiron e principal autor do estudo, em comunicado. “Do nada, temos uma descarga poderosa que produz uma nuvem de electrões e positrões e, como brilho, há ondas electromagnéticas”.

Os pulsares são estrelas de neutrões, os restos densos e altamente magnetizados de estrelas em colapso. Ao contrário de outras estrelas de neutrões, os pulsares giram a velocidades alucinantes – alguns giram mais de 700 vezes por segundo. Essa rotação gera poderosos campos eléctricos.

Nos dois pólos magnéticos de um pulsar, raios contínuos de ondas de rádio explodem no Espaço. Essas transmissões de rádio são especiais porque são coerentes, o que significa que as partículas que as criam se movem juntas.

À medida que o pulsar gira, os raios espalham-se em círculos pelo céu. Da Terra, os pulsares parecem piscar quando os raios entram e saem da linha de visão. Esse momento é tão preciso que rivaliza com a precisão dos relógios atómicos.

Durante décadas, os astrónomos ponderaram as origens desses feixes de luz, mas foram incapazes de chegar a uma explicação viável. Philippov, Timokhin e Spitkovsky adoptaram uma nova abordagem para o problema, criando simulações 2D do plasma ao redor dos pólos magnéticos de um pulsar.

As simulações reproduzem como os campos eléctricos de um pulsar aceleram partículas carregadas. Essa aceleração produz fotões de alta energia que interagem com o intenso campo magnético do pulsar para produzir pares electrão-volt, que são acelerados por campos eléctricos e criam ainda mais fotões.

Os pares criam os seus próprios campos eléctricos opostos e humedecem o campo eléctrico inicial. Eventualmente, o campo eléctrico original torna-se tão fraco que chega a zero e começa a oscilar entre valores negativos e positivos. Esse campo eléctrico oscilante, se não estiver exactamente alinhado com o forte campo magnético do pulsar, produz radiação electromagnética.

“Ao entender como a transmissão ocorre, há esperança de que também possamos produzir um modelo dos erros no relógio do pulsar que possam ser usados ​​para melhorar os arranjos da sincronização de tempo“, disse Philippov.

Além disso, uma compreensão tão profunda poderia ajudar a resolver a fonte misteriosa de explosões periódicas de ondas de rádio, conhecidas como explosões rápidas de rádio.

Os investigadores planeiam expandir as suas simulações para se aproximar da física do mundo real de um pulsar e investigar melhor a forma como o processo funciona. Philippov espera que o trabalho melhore a investigação com base na observação precisa do momento em que as emissões de pulsares chegam à Terra.

Esta descoberta, cujas conclusões foram publicadas esta semana na revista científica Physical Review Letters, pode ajudar projectos dependentes do momento de emissões de pulsares, como estudos de ondas gravitacionais.

ZAP //

Por ZAP
19 Junho, 2020

 

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3832: Astrofísicos confirmam pedra angular da Teoria da Relatividade Geral de Einstein

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

Impressão de artista do pulsar e da sua companheira anã branca mais próxima com as suas órbitas e a segunda companheira no plano de fundo. O sistema não está à escala.
Crédito: Guillaume Voisin

Uma colaboração internacional de cientistas registou a confirmação mais precisa, até ao momento, de uma das pedras angulares da teoria da relatividade geral de Einstein, “a universalidade da queda livre”.

A nova investigação mostra que a teoria é válida para objectos fortemente auto-gravitantes, como estrelas de neutrões. Usando um radiotelescópio, os cientistas podem observar com muita precisão o sinal produzido pelos pulsares, um tipo de estrela de neutrões e testar a validade da teoria da gravidade de Einstein para estes objectos extremos. Em particular, a equipa analisou os sinais de um pulsar chamado PSR J0337+1715 registados pelo grande radiotelescópio de Nançay, localizado no coração de Sologne (França).

A universalidade do princípio de queda livre afirma que dois corpos a caírem num campo gravitacional sofrem a mesma aceleração independentemente da sua composição. Isto foi demonstrado pela primeira vez por Galileu, que teria largado objectos de diferentes massas do topo da Torre de Pisa para verificar se ambos alcançavam o chão simultaneamente.

Este princípio também está no cerne da teoria da relatividade geral de Einstein. No entanto, algumas dicas, como a inconsistência entre a mecânica quântica e a relatividade geral, ou o enigma do domínio da matéria escura e da energia escura na composição do Universo, levaram muitos físicos a pensar que a relatividade geral pode não ser, afinal, a teoria final da gravidade.

As observações do Pulsar J0337+1715, que é uma estrela de neutrões com um núcleo estelar que tem 1,44 vezes a massa do Sol e que colapsou numa esfera com apenas 25 km de diâmetro, mostra que orbita duas anãs brancas que são muito mais fracas em termos de campo gravitacional. As descobertas, publicadas na revista Astronomy & Astrophysics, demonstra que a universalidade do princípio da queda livre está correta.

O Dr. Guillaume Voisin, da Universidade de Manchester, que liderou o estudo, disse: “O pulsar emite um feixe de ondas de rádio que varre o espaço. A cada volta, cria um flash de rádio que é registado com alta precisão pelo radiotelescópio de Nançay. À medida que o pulsar se move na sua órbita, o tempo de chegada da luz à Terra muda. É a medição precisa e a modelagem matemática, com uma precisão de nanos-segundos, desses tempos de chegada, que permite aos cientistas inferir com precisão requintada o movimento da estrela de neutrões.

“Acima de tudo, é a configuração única desse sistema, semelhante ao sistema Terra-Lua-Sol, com a presença de uma segunda companheira (a desempenhar o papel do Sol) em direcção à qual as duas outras estrelas “caem” (orbitam), que permitiu executar uma versão estelar da famosa experiência de Galileu na torre de Pisa. Dois corpos de composições diferentes caem com a mesma aceleração no campo gravitacional de um terceiro corpo.”

As medições foram obtidas por uma equipa colaborativa da Universidade de Manchester, do Observatório de Paris, do CNRS Francês (Centre national de la recherche scientifique), do LPC2E (Laboratoire de Physique et de Chimie de l’Environnement et de l’Espace, Orleães, França), e do Instituto Max Planck para Radioastronomia. O pulsar orbita duas anãs brancas, uma das quais orbita o pulsar em apenas 1,6 dias a uma distância cerca de 10 vezes inferior à distância Mercúrio-Sol. Este sistema binário, um pouco como a Terra e a Lua no Sistema Solar, orbita uma terceira estrela, uma anã branca com 40% da massa do Sol, localizada pouco mais da distância que separa o sistema Terra-Lua do Sol.

No Sistema Solar, a Lunar-laser ranging experiment permitiu verificar que a Lua e a Terra são identicamente afectadas pelo campo de gravidade do Sol, conforme previsto pela universalidade da queda livre (o movimento orbital é uma forma de queda livre). No entanto, sabe-se que alguns desvios à universalidade podem ocorrer apenas para corpos fortemente auto-gravitantes, como estrelas de neutrões, que são objectos cuja massa é composta significativamente da sua própria energia gravitacional graças à famosa relação E=mc^2 de Einstein. A nova experiência de pulsar realizada pela equipa preenche a lacuna deixada pelos testes do Sistema Solar, onde nenhum objecto é fortemente auto-gravitante, nem mesmo o Sol.

A equipa demonstrou que o campo gravitacional extremo do pulsar não pode diferir em mais de 1,8 partes por milhão (com um nível de confiança de 95%) da previsão da relatividade geral. Este resultado é a confirmação mais precisa de que a universalidade da queda livre é válida mesmo na presença de um objecto cuja massa é em grande parte devida ao seu próprio campo de gravidade, apoiando assim a teoria da relatividade geral de Einstein.

Astronomia On-line
12 de Junho de 2020

 

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3214: NICER fornece as melhores medições de sempre de um pulsar, primeiro mapa da superfície

CIÊNCIA

O NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) da NASA instalado na Estação Espacial Internacional.
Crédito: NASA

Os astrofísicos estão a redesenhar a imagem académica dos pulsares, os remanescentes densos e rodopiantes de estrelas mortas, graças ao NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) da NASA, um telescópio de raios-X a bordo da Estação Espacial Internacional. Usando dados do NICER, os cientistas obtiveram as primeiras medições precisas e confiáveis, tanto do tamanho de um pulsar quanto da sua massa, bem como o primeiro mapa de manchas quentes à sua superfície.

O pulsar em questão, J0030+0451 (ou J0030 para abreviar), fica numa região isolada do espaço a 1100 anos-luz de distância na direcção da constelação de Peixes. Ao medir a massa e o tamanho do pulsar, o NICER revelou que as formas e os locais de “manchas quentes” com milhões de graus, à superfície do pulsar, são muito mais estranhas do que se pensava.

“Da sua posição na Estação Espacial, o NICER está a revolucionar a nossa compreensão dos pulsares,” disse Paul Hertz, director da divisão de astrofísica na sede da NASA em Washington. “Os pulsares foram descobertos há mais de 50 anos como faróis estelares que colapsaram em núcleos densos, comportando-se como nada que vemos na Terra. Com o NICER, podemos investigar a natureza destes remanescentes densos de maneiras que pareciam impossíveis até agora.”

Uma série de artigos que analisam as observações de J0030 pelo NICER são o foco de uma edição da revista The Astrophysical Journal Letters e estão disponíveis online.

Quando uma estrela massiva morre, fica sem combustível, colapsa sob o seu próprio peso e explode como uma super-nova. Estas mortes estelares podem deixar para trás estrelas de neutrões, que acumulam mais massa do que o nosso Sol numa esfera com o tamanho de uma cidade. Os pulsares, que são uma classe de estrela de neutrões, giram centenas de vezes por segundo e varrem feixes energéticos a cada rotação. J0030 gira 205 vezes por segundo.

Durante décadas, os cientistas tentaram descobrir exactamente como é que os pulsares funcionam. No modelo mais simples, um pulsar possui um poderoso campo magnético em forma de imã. O campo é tão forte que rasga partículas da superfície do pulsar e acelera-as. Algumas partículas seguem o campo magnético e atingem o lado oposto, aquecendo a superfície e criando manchas quentes nos pólos magnéticos. Todo o pulsar brilha levemente em raios-X, mas as manchas quentes são mais brilhantes. À medida que o objecto gira, estas manchas entram e saem da nossa vista como feixes de um farol, produzindo variações extremamente regulares no brilho de raios-X do objecto. Mas os novos estudos de J0030 pelo NICER mostram que os pulsares não são tão simples.

Usando observações do NICER de Julho de 2017 a Dezembro de 2018, dois grupos de cientistas mapearam as manchas quentes de J0030 usando métodos independentes e convergiram em resultados semelhantes para a sua massa e tamanho. Uma equipa liderada por Thomas Riley, estudante de doutoramento em astrofísica computacional, e a sua supervisora Anna Watts, professora de astrofísica da Universidade de Amesterdão, determinaram que o pulsar tem cerca de 1,3 vezes a massa do Sol e 25,4 km de diâmetro. Cole Miller, professor de astronomia na Universidade de Maryland, que liderou a segunda equipa, descobriu que J0030 tem aproximadamente 1,4 vezes a massa do Sol e é um pouco maior, com 26 km de diâmetro.

“Quando começámos a estudar J0030, a nossa compreensão de como simular pulsares estava incompleta, e ainda está,” explicou Riley. “Mas graças aos dados detalhados do NICER, a ferramentas de código aberto, a computadores de alto desempenho e ao excelente trabalho em equipa, temos agora uma estrutura para o desenvolvimento de modelos mais realísticos destes objectos.”

Um pulsar é tão denso que a sua gravidade distorce o espaço-tempo próximo – o “tecido” do Universo, conforme descrito pela teoria geral da relatividade de Einstein – da mesma maneira que uma bola de bowling num trampolim estica a superfície. O espaço-tempo é tão distorcido que a luz no lado do pulsar voltado na direcção oposta à Terra é “dobrada” e redireccionada para nós. Isto faz a estrela parecer maior do que é. O efeito também significa que as manchas quentes nunca podem desaparecer completamente à medida que giram para o lado oposto da estrela. O NICER mede a chegada de cada raio-X de um pulsar a mais de cem nano-segundos, uma precisão cerca de 20 vezes maior do que a disponível anteriormente, para que os cientistas possam tirar vantagem deste efeito pela primeira vez.

“As medições incomparáveis de raios-X do NICER permitiram-nos fazer os cálculos mais precisos e confiáveis do tamanho de um pulsar até ao momento, com uma incerteza inferior a 10%,” disse Miller. “Toda a equipa do NICER deu uma contribuição importante à física fundamental que é impossível investigar em laboratórios terrestres.”

A perspectiva da Terra observa o hemisfério norte de J0030. Quando as equipas mapearam as formas e posições das manchas de J0030, esperavam encontrar algo parecido à imagem dos pulsares que temos nos livros. Ao invés, os cientistas identificaram até três “manchas” quentes, todas no hemisfério sul.

Riley e colegas correram simulações usando círculos sobrepostos de diferentes tamanhos e temperaturas para recriar os sinais de raios-X. A realização das suas análises no supercomputador nacional holandês Cartesius levou menos de um mês – mas seriam necessários cerca de 10 anos num computador normal. A sua solução identifica duas manchas quentes, uma pequena e circular e a outra longa e em forma de crescente.

O grupo de Miller realizou simulações semelhantes, mas com ovais de diferentes tamanhos e temperaturas, no supercomputador Deepthough2 da Universidade de Maryland. Encontraram duas configurações possíveis e igualmente prováveis de manchas. Uma tinha duas ovais que se assemelham ao padrão encontrado pela equipa de Riley. A segunda solução acrescenta uma terceira mancha, mais fria, ligeiramente ao lado do pólo rotacional sul do pulsar.

As previsões teóricas anteriores sugeriam que as localizações e formas das manchas quentes podiam variar, mas os estudos de J0030 são os primeiros a mapear estas características à superfície. Os cientistas ainda estão a tentar determinar a razão da organização e forma das manchas de J0030, mas, por enquanto, está claro que os campos magnéticos dos pulsares são mais complicados do que o modelo tradicional de dois pólos.

O principal objectivo científico do NICER é determinar com precisão as massas e tamanhos de vários pulsares. Com esta informação os cientistas serão finalmente capazes de decifrar o estado de matéria nos núcleos das estrelas de neutrões, matéria esmagada por tremendas pressões e densidades que não pode ser replicada na Terra.

“É notável, e também muito reconfortante, que as duas equipas tenham atingido semelhantes tamanhos, massas e padrões de manchas quentes em J0030 usando diferentes abordagens de modelagem,” disse Zaven Arzoumanian, líder científico do NICER no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, EUA. “Diz-nos que o NICER está no caminho certo para ajudar a responder a uma pergunta duradoura na astrofísica: que forma assume a matéria nos núcleos ultra-densos das estrelas de neutrões?”

Astronomia On-line
17 de Dezembro de 2019

 

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2698: Pulsos raios gama de estrela de neutrões que gira 707 vezes por segundo

Um pulsar e a sua pequena companheira estelar, vistas no seu plano orbital. A poderosa radiação e o “vento” pulsar – um fluxo de partículas altamente energéticas – aquecem fortemente o lado da estrela orientado na direcção do pulsar até temperaturas duas vezes mais altas do que a superfície do Sol. O pulsar está a evaporar gradualmente a sua parceira, que enche o sistema com gás ionizado e impede os astrónomos de detectarem, na maior parte do tempo, o feixe rádio do pulsar.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/Cruz deWilde

Uma equipa internacional de investigação liderada pelo Instituto Max Planck para Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein em Hannover) descobriu que o pulsar de rádio J0952-0607 também emite radiação gama pulsada. J0952-0607 gira 707 vezes por segundo e é o segundo na lista de estrelas de neutrões de rápida rotação. Através da análise de 8,5 anos de dados do Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA, observações de rádio do LOFAR dos últimos dois anos, observações de dois grandes telescópios ópticos, e dados de ondas gravitacionais dos detectores LIGO, a equipa usou uma abordagem variada para estudar em detalhe o sistema binário do pulsar e da sua companheira leve. O estudo publicado na revista The Astrophysical Journal mostra que os sistemas pulsares extremos estão escondidos nos catálogos Fermi e motiva investigações adicionais. Apesar de muito extensa, a análise também levanta novas questões não respondidas sobre este sistema.

Os pulsares são os restos compactos de explosões estelares que possuem fortes campos magnéticos e que giram muito depressa. Emitem radiação como um farol cósmico e podem ser observados como pulsares de rádio e/ou pulsares de raios gama, dependendo da sua orientação para a Terra.

O pulsar mais rápido fora dos enxames globulares

PSR J0952-0607 (o nome indica a posição no céu) foi descoberto pela primeira vez em 2017 por observações de rádio de uma fonte identificada pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi como possivelmente um pulsar. Não foram detectadas pulsações de raios gama nos dados do LAT (Large Area Telescope) a bordo do Fermi. Observações com os radiotelescópios LOFAR identificaram uma fonte de rádio pulsante e – juntamente com as observações por telescópios ópticos – permitiram medir algumas propriedades do pulsar. Está a orbitar o centro de massa comum em 6,2 horas com uma estrela companheira que tem apenas 1/50 da massa do nosso Sol. O pulsar gira 707 vezes por segundo e é, portanto, a mais rápida rotação na nossa Galáxia para lá dos densos ambientes dos enxames globulares.

Procurando sinais extremamente fracos

Usando estas informações anteriores do sistema binário, Lars Nieder, estudante de doutoramento no Instituto Albert Einstein em Hannover, decidiu verificar se o pulsar também emitia raios gama pulsados. “Esta investigação é extremamente desafiadora porque o Telescópio de Raios Gama Fermi apenas registou o equivalente a cerca de 200 raios gama oriundos do pulsar fraco nos seus 8,5 anos de observações. Durante este período, o próprio pulsar girou 220 mil milhões de vezes. Por outras palavras, apenas foi observado um raio gama a cada mil milhões de rotações!”, explicou Nieder. “Para cada um destes raios gama, a pesquisa deve identificar exactamente quando e qual das rotações de 1,4 milissegundos o emitiu.”

Isto requer vasculhar os dados com uma resolução muito fina para não perder nenhum sinal possível. O poder de computação necessário é enorme. A busca muito sensível por pulsações leves de raios gama levaria 24 anos a ser concluída num único núcleo de computador. Ao usarem o complexo computacional do Instituto Albert Einstein em Hannover, terminaram em apenas 2 dias.

Uma estranha primeira detecção

“A nossa pesquisa encontrou um sinal, mas algo estava errado! O sinal era muito fraco e não estava exactamente onde deveria estar. A razão: a nossa detecção de raios gama de J0952-0607 havia revelado um erro de posição nas observações iniciais do telescópio óptico que usámos para direccionar a nossa análise. A nossa descoberta das pulsações de raios gama revelou este erro,” explica Nieder. “Este erro foi corrigido na publicação que relatou a descoberta do pulsar de rádio. Uma nova e extensa pesquisa de raios gama fez uma descoberta bastante fraca – mas estatisticamente significativa – de pulsar de raios gama na posição corrigida.”

Tendo descoberto e confirmado a existência da radiação gama pulsada do pulsar, a equipa voltou aos dados do Fermi e usou os 8,5 anos completos de Agosto de 2008 a Janeiro de 2017 para determinar os parâmetros físicos do pulsar e do seu sistema binário. Dado que a radiação gama de J0952-0607 era muito fraca, tiveram que aprimorar o seu método de análise desenvolvido anteriormente para incluir correctamente todas as incógnitas.

Outra surpresa: sem pulsos gama até Julho de 2011

A solução derivada continha outra surpresa, porque era impossível detectar pulsos de raios gama da estrela de neutrões nos dados anteriores a Julho de 2011. A razão pela qual o pulsar parece apenas mostrar pulsos após essa data é desconhecida. As variações na quantidade de raios gama emitidos podem ser uma razão, mas o pulsar é tão ténue que não foi possível testar esta hipótese com precisão suficiente. Alterações na órbita do pulsar, vistas em sistemas similares, também podem fornecer uma explicação, mas não havia sequer uma pista nos dados de que isso estava a acontecer.

Observações ópticas levantam outras questões

A equipa também usou observações com o NTT (New Technology Telescope) do ESO em La Silla e com o GTC (Gran Telescopio Canarias) em La Palma para examinar a estrela companheira do pulsar. Muito provavelmente tem bloqueio de marés em relação ao pulsar, como a Lua em relação à Terra, de modo que um lado está sempre virado para o pulsar e é aquecido pela sua radiação. Embora a estrela companheira orbite o sistema de massa do binário, o seu lado “diurno” mais quente e o seu lado “nocturno” mais frio são visíveis da Terra e o brilho e a cor observada variam.

Estas observações criam outro enigma. Embora as observações rádio apontem para uma distância de aproximadamente 4400 anos-luz, as observações ópticas implicam uma distância cerca de três vezes maior. Se o sistema estivesse relativamente próximo da Terra, apresentaria uma companheira extremamente compacta e densa, nunca antes vista, enquanto as distâncias maiores são compatíveis com as densidades de companheiras pulsares semelhantes conhecidas. Uma explicação para esta discrepância pode ser a existência de ondas de choque no vento de partículas do pulsar, que podem levar a um aquecimento diferente da companheira. Mais observações de raios gama com o LAT do Fermi devem ajudar a responder a esta pergunta.

À procura de ondas gravitacionais contínuas

Outro grupo de investigadores do Instituto Albert Einstein em Hannover procurou a emissão contínua de ondas gravitacionais do pulsar usando dados da primeira (O1) e da segunda (O2) campanhas de observação do LIGO. Os pulsares podem emitir ondas gravitacionais quando possuem pequenas “colinas” ou “inchaços” à sua superfície. A investigação não detectou ondas gravitacionais, o que significa que a forma do pulsar deve estar muito próxima de uma esfera perfeita, com as maiores deformações não excedendo fracções de um milímetro.

Estrelas de neutrões em rápida rotação

A compreensão dos pulsares em rápida rotação é importante porque são sondas da física extrema. A rapidez com que as estrelas de neutrões podem girar antes de se separarem devido às forças centrífugas é desconhecida e depende de física nuclear desconhecida. Os pulsares de milissegundo como J0952-0607 giram tão depressa porque foram acelerados pela acreção de matéria da sua companheira. Pensa-se que este processo enterre o campo magnético do pulsar. Com observações de raios gama a longo prazo, a equipa de investigação mostrou que J0952-0607 possui um dos dez campos magnéticos mais baixos já medidos para um pulsar, consistente com as expectativas teóricas.

Einstein@Home procura casos de estudo de física extrema

“Vamos continuar a estudar este sistema com observatórios de raios gama, rádio e ópticos, pois ainda há perguntas sem resposta. Esta descoberta também mostra mais uma vez que os sistemas pulsares extremos estão escondidos no catálogo LAT do Fermi,” diz o professor Bruce Allen, supervisor do doutoramento de Nieder e Director do Instituto Albert Einstein em Hannover. “Também estamos a utilizar o nosso projecto de computação distribuída de ciência cidadã, Einstein@Home, para procurar sistemas binários com pulsares de raios gama noutras fontes do LAT do Fermi e estamos confiantes que vamos fazer mais descobertas empolgantes no futuro.”

Astronomia On-line
24 de Setembro de 2019

 

2532: O caso da “máquina de lavar roupa” cósmica que parou de girar misteriosamente foi resolvido

CIÊNCIA

Instituto de Física de Altas Energias

Dentro de 296 mil anos, a sonda Voyager 2 passará a 4,3 anos-luz de Sirius, a estrela mais brilhante do céu.

Se interceptasse a antiga nave, poderia encontrar o “Golden Record”, no qual alguns desenhos indicam a localização do planeta Terra a partir da posição de 14 pulsares. Cada um desses objectos, estrelas de neutrões que giram muito rapidamente, dezenas ou centenas de vezes mais rápido do que uma máquina de lavar, emite pulsos de radiação que são detectados da Terra uma vez a cada poucos segundos ou milissegundos.

Além disso, são tão estáveis e os seus flashes tão intensos que servem como autênticos faróis para navegar pelas estrelas.

Além disso, os pulsares são objectos interessantes, cujos mistérios estão longe de serem revelados. São cadáveres estelares que nos dão informação sobre a evolução das estrelas e a sua radiação revela detalhes importantes sobre espaço-tempo, matéria e energia.

Esta segunda-feira, cientistas da Academia Chinesa de Ciências (CAS) revelaram um fenómeno curioso em que um pulsar reduziu rapidamente a sua velocidade, enquanto uma nebulosa em redor começou a brilhar. Esta descoberta, que foi publicada a 26 de Agosto na revista especializada Nature Astronomy, fornece informações importantes sobre a desaceleração dos pulsares e os seus efeitos sobre o magnetismo e propriedades físicas das nebulosas circundantes.

“Descobrimos que a nebulosa do vento pulsar – uma cobertura de gás em torno deste objecto – aumentou o seu brilho em 24 a 40% por cerca de 400 dias”, logo após um súbito abrandamento do pulsar.

A pulsação dos pulsares é geralmente muito estável. Isso ocorre devido à conservação do momento angular. No caso das estrelas, quando chega a hora da sua morte, depois de uma grande explosão, na qual perdem a cobertura, às vezes o seu corpo é reduzido a uma estrela de neutrões de apenas dezenas de quilómetros, enquanto antes tinham um diâmetro de milhares de milhões de quilómetros. Portanto, os seus corpos giram muito mais rápido que as hélices de um avião.

Por essa mesma razão, quando os pulsares emitem partículas em altas velocidades, a sua velocidade de rotação pode mudar. Além disso, algumas vezes as partículas interagem com o ambiente circundante, emitindo radiação detectável da Terra e formando o que é conhecido como nebulosa de vento pulsante.

Isso é exactamente o que acontece na Nebulosa do Caranguejo. No coração deste imenso objecto existe um pulsar que emite partículas a velocidades próximas às da luz. Estes interagem com o gás expelido durante a morte da estrela e libertam a radiação que pode ser capturada com os telescópios.

Nesta ocasião, os astrónomos estudaram um estranho pulsar. É chamado PSR B0540-69 e está localizado na galáxia da Grande Nuvem de Magalhães. Em 2011, os cientistas detectaram uma queda de 36% na sua rotação, mas não encontraram nenhuma mudança na radiação ou campo magnético deste objecto. Portanto, não havia explicação.

Agora, e graças aos dados fornecidos por vários observatórios de raios X, os astrónomos conseguiram associar a desaceleração do pulsar com um aumento no brilho da nebulosa na faixa de raios X. De facto, esta foi a primeira vez em que se conseguiu ligar ambos os fenómenos.

Isto implica que o vento emitido pelo pulsar é o principal factor que reduz a sua velocidade. Além disso, estimaram, pela primeira vez, a intensidade do campo magnético gerado por aquela estranha força astrofísica.

Acredita-se que existam cerca de 100 milhões de estrelas de neutrões na Via Láctea. Alguns fazem parte de sistemas binários e podem “voltar à vida” roubando material da sua companheira ou acabam por e fundir nela, como foi detectado pela primeira vez em 2017. Por tudo isso, estrelas de neutrões e pulsares são muito importantes para entender a evolução da galáxia e das estrelas. Além disso, são um laboratório natural onde matéria e energia podem ser observadas em condições muito extremas.

ZAP //

Por ZAP
28 Agosto, 2019

 

1760: Há uma “estrela morta” que quer fugir da Via Láctea

Astrofísicos americanos descobriram uma “estrela morta” – um pulsar – extremamente incomum. Esse pulsar surgiu na sequência da explosão de uma super-nova que a acelerou a uma velocidade recorde.

Considerando a velocidade muito alta do seu movimento, a estrela poderá deixar a Via Láctea num futuro longínquo, supõem os cientistas, cujo estudo foi publicado na revista Astrophysical Journal Letters.

“A velocidade do seu movimento — 1.130 quilómetros por segundo (4,07 milhões de quilómetros por hora) — significa que irá fugir da galáxia num futuro longínquo. Actualmente não é claro o que aconteceu exactamente a este pulsar, no entanto, supomos que o movimento poderia ter sido acelerado por instabilidades hidrodinâmicas dentro da super-nova no momento em que explodiu”, declarou Dale Frail, do Observatório Nacional de Radioastronomia.

A maioria das estrelas gira em torno do centro da nossa galáxia com velocidade que normalmente não excede 100 quilómetros por segundo. No entanto, desde meados dos anos 2000, os astrónomos descobriram duas dezenas de estrelas que se movem com velocidade tão alta que quase “se libertaram” da força de gravidade da Via Láctea e a abandonaram.

Segundo opinam os astrónomos, essas estrelas começam a mover.se tão rapidamente devido à interacção com o buraco negro maciço no centro da galáxia ou à explosão de uma super-nova, caso se encontrem perto desses objectos.

No entanto, há excepções. Assim, os cientistas prestaram atenção ao pulsar PSR J0002+6216, localizado na constelação de Cassiopeia a uma distância de cerca de 6,5 mil anos-luz da Terra. Ao contrário da maioria dos outros objectos semelhantes, não se localizava dentro dos restos da super-nova nem numa região relativamente “limpa” do espaço aberto, mas perto do casulo da super-nova que explodiu.

Esta característica incomum da “estrela morta” obrigou Freyle e a sua equipa a estudar em detalhe tanto o pulsar como a nuvem de gás quente CTB 1, que fica a cerca de 50 anos-luz de distância. Os dados e imagens enviados pelo radiotelescópio VLA, usado pelos especialistas, trouxeram descobertas inesperadas.

Primeiro, descobriu-se que o PSR J0002+6216 se move a uma velocidade muito alta — a cada segundo afasta-se dos restos da super-nova à velocidade de 4,07 milhões de quilómetros por hora. Isso converte-o no segundo objeto mais veloz da galáxia depois da US 708, uma estrela “comum” que viaja a uma velocidade de 4,32 milhões de quilómetros por hora.

Além disso, a trajectória deste pulsar indica que nasceu no centro da CTB 1 há cerca de 10 mil anos, quando o seu progenitor explodiu.

No início, movia-se mais devagar do que se expandia o próprio casulo da super-nova, mas a velocidade do movimento do gás e da poeira caiu rapidamente devido às interacções com o meio interestelar. Isto aconteceu há cerca de cinco mil anos, segundo evidencia o rasto brilhante do pulsar, que surgiu após sair do casulo da super-nova.

Freyle e os colegas esperam que as observações da CTB 1 e do PSR J0002+6216 os possam ajudar a entender exactamente o que levou à “fuga” do pulsar para fora da Via Láctea e permitirão que os cientistas descubram os mecanismos internos do surgimento das super-novas.

ZAP // Sputnik News

Por ZAP
25 Março, 2019

Não só é lamentável que não se respeite a Língua Portuguesa, utilizando o BRASUQUÊS, como as “traduções” mantenham termos brasileiros como estes “QUILÔMETROS…” -> “A velocidade do seu movimento — 1.130 quilómetros por segundo (4,07 milhões de quilômetros por hora).


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Fermi da NASA cronometra pulsar “bala de canhão” que acelera através do espaço

O remanescente de super-nova CTB 1 assemelha-se a uma bolha fantasmagórico nesta imagem, que combina novas observações a 1,5 gigahertz do VLA (Very Large Array) (laranja, perto do centro) com observações mais antigas do Levantamento Canadiano do Plano Galáctico com o DRAO (Dominion Radio Astrophysical Observatory) (1,42 gigahertz, magenta e amarelo; 408 megahertz, verde) e dados infravermelhos (azul). Os dados do VLA revelam claramente a cauda brilhante e reta do pulsar J0002+6216 e o borda curva da concha do remanescente. CTB 1 tem cerca de meio-grau, o tamanho aparente de uma Lua Cheia.
Crédito: composição por Jayanne English, Universidade de Manitoba, usando dados de NRAO/F. Schinzel et al., DRAO/Levantamento Canadiano do Plano Galáctico e NASA/IRAS

Os astrónomos encontraram um pulsar que viaja pelo espaço a quase 4 milhões de quilómetros por hora – tão rápido que poderia percorrer a distância entre a Terra e a Lua em apenas seis minutos. A descoberta foi feita usando o Telescópio Espacial de Raios-Gama Fermi da NASA e o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation).

Os pulsares são estrelas de neutrões super-densas e de rápida rotação deixadas para trás quando uma estrela massiva explode. Esta, de nome PSR J0002+6216 (J0002, abreviado), ostenta uma cauda de emissão de rádio que aponta directamente para os destroços em expansão de uma recente explosão de super-nova.

“Graças à sua cauda estreita, parecida com um dardo, e a um ângulo de visão fortuito, podemos traçar esse pulsar de volta ao seu local de nascimento,” disse Frank Schinzel, cientista do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) em Socorro, no estado norte-americano do Novo México. “Um estudo mais aprofundado deste objeto vai ajudar-nos a entender melhor como essas explosões são capazes de ‘pontapear’ as estrelas de neutrões a uma velocidade tão alta.”

Schinzel, juntamente com os seus colegas Matthew Kerr no Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA em Washington, e Dale Frail, Urvashi Rau e Sanjay Bhatnagar do NRAO, apresentaram os seus achados na reunião da Divisão de Astrofísica de Alta Energia da Sociedade Astronómica Americana em Monterey, Califórnia. O artigo que descreve os resultados da equipa foi submetido para publicação numa edição futura da revista The Astrophysical Journal Letters.

O pulsar J0002 foi descoberto em 2017 por um projecto de cientistas cidadãos chamado Einstein@Home, que usa o tempo nos computadores de voluntários para processar dados de raios-Gama do Fermi. Graças ao tempo de processamento, colectivamente superior a 10.000 anos, o projecto identificou até à data 23 pulsares de raios-gama.

Localizado a mais ou menos 6500 anos-luz de distância na direcção da constelação de Cassiopeia, J0002 gira 8,7 vezes por segundo, produzindo um pulso de raios-gama a cada rotação.

O pulsar fica a cerca de 53 anos-luz do centro de um remanescente de super-nova chamado CTB 1. O seu movimento rápido através do gás interestelar resulta em ondas de choque que produzem a cauda de energia magnética e partículas aceleradas detectadas no rádio com o VLA. A cauda estende-se por 13 anos-luz e aponta claramente para o centro de CTB 1.

Usando dados do Fermi e uma técnica chamada tempo do pulsar, a equipa foi capaz de medir com que rapidez e em que direcção o pulsar se move ao longo da nossa linha de visão.

“Quanto maior o nosso conjunto de dados, mais poderosa é a técnica de tempo do pulsar,” explicou Kerr. “O lindo conjunto de dados de dez anos do Fermi é essencialmente o que tornou possível esta medição.”

O resultado apoia a ideia de que o pulsar foi expulso a alta velocidade pela super-nova responsável por CTB 1, que ocorreu há aproximadamente 10.000 anos.

J0002 está a acelerar pelo espaço cinco vezes mais depressa do que o pulsar médio e mais depressa do que 99% daqueles com velocidades medidas. Eventualmente acabará por escapar da nossa Galáxia.

Inicialmente, os destroços em expansão da super-nova teriam sido movidos para fora mais depressa do que J0002, mas ao longo de milhares de anos a interacção da concha com o gás interestelar produziu um arrasto que gradualmente diminui este movimento. Entretanto, o pulsar, comportando-se mais como uma bala de canhão, atravessou o remanescente, escapando cerca de 5000 anos após a explosão.

Exactamente como o pulsar foi acelerado a uma velocidade tão alta durante a explosão de super-nova, ainda não está claro, e um estudo mais aprofundado de J0002 ajudará a esclarecer o processo. Um mecanismo possível envolve instabilidades na estrela em colapso, formando uma região de matéria lenta e densa que sobrevive o tempo suficiente para servir como “rebocador gravitacional”, acelerando a estrela de neutrões nascente na sua direcção.

A equipa planeia observações adicionais usando o VLA, o VLBA (Very Long Baseline Array) da NSF e o Observatório de raios-X Chandra da NASA.

Astronomia On-line
22 de Março de 2019

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1201: ESTUDANTE DE DOUTORAMENTO DESCOBRE O PULSAR MAIS LENTO CONHECIDO

Impressão de artista do recém-descoberto pulsar de 23,5 segundos. Os pulsos de rádio têm origem numa fonte situada na direcção da constelação de Cassiopeia e podem ser vistos a viajar até ao núcleo do LOFAR. Esta fonte é um pulsar de rádio altamente magnetizado, visto na inserção. Os pulsos e a imagem do céu são derivados de dados reais do LOFAR.
Crédito: Danielle Futselaar e ASTRON

Um pulsar com aproximadamente 14 milhões de anos, com a rotação mais lenta já identificada, foi descoberto por uma estudante de doutoramento da Universidade de Manchester.

Chia Min Tan, estudante de doutoramento no Centro para Astrofísica Jodrell Bank, da Escola de Física e Astronomia de Manchester, fazia parte de uma equipa internacional que incluía outros astrónomos de Manchester, do ASTRON e da Universidade de Amesterdão.

A equipa realizou as observações usando o LOFAR (Low-Frequency Array), cujo núcleo está localizado na Holanda. As suas descobertas foram publicadas na revista The Astrophysical Journal.

Os pulsares são estrelas de neutrões que giram rapidamente e que produzem radiação electromagnética em feixes que emanam dos seus pólos magnéticos. Estes “faróis cósmicos” nascem quando uma estrela massiva explode numa super-nova. Depois de tal explosão, fica para trás uma “estrela de neutrões” super-densa e giratória com um diâmetro de apenas 20 quilómetros.

O pulsar com a rotação mais rápida conhecida, até à data, gira uma vez a cada 1,4 milissegundos, ou seja, 716 vezes por segundo ou 42.960 por minuto.

Até agora, o pulsar mais lento conhecido tinha um período de rotação de 8,5 segundos. Este novo pulsar, localizado na direcção da constelação de Cassiopeia a cerca de 5200 anos-luz da Terra, gira a uma taxa muito mais lenta de 23,5 segundos.

O que torna a descoberta ainda mais improvável é que a emissão de rádio dura apenas 200 milissegundos dos 23,5 segundos do período de rotação.

Chia Min Tan explica: “A emissão de rádio que vem de um pulsar age como um farol cósmico e só podemos ver o sinal se o feixe de rádio estiver voltado na nossa direcção. Neste caso, o feixe é tão estreito que podia ter facilmente falhado a Terra.

“Os pulsares de rotação lenta são ainda mais difíceis de detectar. É incrível pensar que este pulsar gira mais de 15.000 vezes mais lentamente do que o pulsar mais rápido conhecido. Esperamos encontrar mais com o LOFAR.”

Os astrónomos descobriram este novo pulsar durante o levantamento LOTAAS (LOFAR Tied-Array All-Sky Survey). Esta campanha procura pulsares no céu do hemisfério norte. Cada instantâneo da pesquisa tem a duração aproximada de uma hora. Este valor é superior ao usado em levantamentos anteriores e forneceu a sensibilidade necessária para descobrir este pulsar surpreendente.

Os astrónomos não só “ouviram” os pulsos regulares do sinal do pulsar, como também “viram” o pulsar no levantamento de imagens do LOFAR. O professor Ben Stappers, co-autor do estudo, também da Universidade de Manchester, disse: “Este pulsar foi brilhante o suficiente e gira devagar o suficiente para que pudéssemos vê-lo piscando nas imagens.”

O pulsar tem aproximadamente 14 milhões de anos, mas ainda possui um forte campo magnético. Jason Hessels, co-autor do estudo, do ASTRON e da Universidade de Manchester, acrescentou: “Esta descoberta foi completamente inesperada. Ainda estamos um pouco chocados que um pulsar possa girar tão lentamente e ainda produzir pulsos de rádio. Aparentemente, os pulsares de rádio podem ser mais lentos do que esperávamos. Isto desafia e informa as nossas teorias sobre como os pulsares brilham.”

O próximo passo para os astrónomos é continuar a sua pesquisa LOFAR para encontrar novos pulsares. Também planeiam observar a sua nova descoberta com o telescópio espacial XMM-Newton. Chia Min Tan acrescentou: “Este telescópio está desenhado para detectar raios-X. Se o pulsar super-lento for detectado como uma fonte de raios-X, então teremos importantes informações sobre a sua história e origem.”

Astronomia On-line
26 de Outubro de 2018

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1188: KES 75: O MAIS JOVEM PULSAR DA VIA LÁCTEA EXPÕE SEGREDOS DE MORTE ESTELAR

Esta composição de Kes 75, o mais jovem pulsar conhecido da Via Láctea, inclui dados do Chandra e do SDSS. A região azul representa raios-X altamente energéticos em redor do pulsar, mostrando uma área chamada nebulosa de vento pulsar, e a região roxa mostra raios-X menos energéticos, emitidos pelos detritos deixados para trás pela explosão de super-nova original.
Crédito: NASA/CXC/NCSU/S. Reynolds; óptico: PanSTARRS

Cientistas confirmaram a identidade do mais jovem pulsar na Via Láctea usando dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA. Este resultado pode fornecer aos astrónomos novas informações sobre como algumas estrelas terminam as suas vidas.

Após algumas estrelas massivas ficarem sem combustível, entram em colapso e explodem como super-novas, deixando para trás “pepitas” estelares densas chamadas estrelas de neutrões. As estrelas de neutrões com uma rápida rotação e altamente magnetizadas produzem um feixe de radiação semelhante ao de um farol que os astrónomos detectaram como pulsos à medida que a rotação do pulsar “varre” o feixe através do céu.

Desde que Jocelyn Bell Burnell, Anthony Hewish e colegas descobriram os pulsares através da sua emissão de rádio na década de 1960, foram identificados mais de 2000 destes objectos exóticos. No entanto, permanecem muitos mistérios sobre os pulsares, incluindo a sua diversidade de comportamentos e a natureza das estrelas que os formam.

Novos dados do Chandra estão a ajudar a resolver algumas dessas questões. Uma equipa de astrónomos confirmou que o remanescente de super-nova Kes 75, localizado a cerca de 19.000 anos-luz da Terra, contém o mais jovem pulsar conhecido da Via Láctea.

A rápida rotação e o forte campo magnético do pulsar geraram um vento de matéria energética e partículas de antimatéria que fluem para longe do pulsar quase à velocidade da luz. Este vento pulsar criou uma grande bolha magnetizada de partículas altamente energéticas chamada nebulosa de vento pulsar, vista como a região azul que rodeia o pulsar.

Nesta composição de Kes 75, os raios-X de alta energia observados pelo Chandra são de cor azul e destacam a nebulosa de vento pulsar em redor do pulsar, enquanto os raios-X menos energéticos aparecem com tom roxo e mostram os detritos da explosão. Uma imagem óptica do SDSS (Sloan Digitized Sky Survey) revela estrelas no campo.

Os dados do Chandra obtidos em 2000, 2006, 2009 e 2016 mostram mudanças na nebulosa de vento pulsar com o passar do tempo. Entre 2000 e 2016, as observações do Chandra revelam que a orla externa da nebulosa de vento pulsar expande-se incrivelmente a 1 milhão de metros por segundo.

Esta alta velocidade pode ser devida à nebulosa de vento pulsar que se expande para um ambiente de densidade relativamente baixa. Especificamente, os astrónomos sugerem que está a expandir-se para uma bolha gasosa soprada por níquel radioactivo formado na explosão e expelido à medida que esta explodiu. Este níquel também alimentou a luz da super-nova, à medida que se decompôs em gás ferroso difuso que encheu a bolha. Se assim for, isto dá aos astrónomos uma visão do coração da explosão estelar e dos elementos que criou.

A taxa de expansão também diz aos astrónomos que Kes 75 explodiu há cerca de cinco séculos, a partir da perspectiva da Terra (o objecto está a cerca de 19.000 anos-luz de distância, mas os astrónomos referem-se a quando a sua luz terá chegado à Terra). Ao contrário de outros remanescentes de super-nova desta época, como Tycho e Kepler, não existem evidências conhecidas de registos históricos de qualquer observação da explosão que deu origem a Kes 75.

Porque é que Kes 75 não foi vista da Terra? As observações do Chandra, juntamente com observações anteriores por outros telescópios, indicam que a poeira e o gás interestelar que preenchem a nossa Galáxia são muito densas na direcção da estrela condenada. Este factor teria tornado a super-nova demasiado fraca para observar da Terra há vários séculos atrás.

O brilho da nebulosa de vento pulsar diminuiu 10% entre 2000 e 2016, concentrado principalmente na região norte, com uma diminuição de 30% num nó brilhante. As rápidas mudanças observadas na nebulosa de vento pulsar Kes 75, bem como a sua estrutura invulgar, apontam para a necessidade de modelos mais sofisticados da evolução das nebulosas de vento pulsar.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na The Astrophysical Journal e está disponível online.

Astronomia On-line
23 de Outubro de 2018

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1063: Astrónomos detectam pulsar até agora considerado impossível

NASA
A imagem de um pulsar captada por raio-x

Astrónomos detectaram um pulsar de rádio cujo período de rotação é de 23,5 segundos – um período tão longo que era considerado impossível até agora.

Detectado por um grupo de especialistas liderado por Chia Min Tan, do Centro de Astrofísica Jodrell Bank da Universidade de Manchester, o objecto PSR J0250+5854 encontra-se a 5200 anos-luz da Terra.

Segundo a investigação, publicada a 4 de Setembro na biblioteca online arXiv.org, este pulsar considerado impossível foi descoberto no âmbito do programa LOFAR Tied-Array All-Sky Survey – um programa que estuda pulsares de rádio no hemisfério norte.

Estes pulsares podem ser designados por fontes extraterrestres de radiação com uma periodicidade regular e são detectados na forma de pequenas explosões de emissão de ondas rádio.

Os pulsares de rádio são geralmente descritos como estrelas de neutrões altamente magnetizadas que giram rapidamente com um feixe de radiação que produz a emissão.

O pulsar encontrado tem a rotação mais lenta conhecida até hoje e a sua detecção foi feita em Julho de 2017, usando a rede de radiotelescópios LOwAR (ART), principalmente localizada na Holanda.

Para os astrónomos, encontrar pulsares com rotação superior a 5 segundos era uma missão considerada impossível. Contudo, esta descoberta demonstra que a realidade é muito diferente.

Com uma rotação de 23,5 segundos, a descoberta do PSR J0250+5854 expande significativamente a gama conhecida dos períodos da rotação de pulsares.

A equipa internacional de astrónomos também descobriu que este pulsar tem um campo magnético superficial de 26 triliões de gauss (densidade do fluxo magnético) e 13,7 milhões de anos.

Com os dados recolhidos, os investigadores também conseguiram indicar que o pulsar incomum tem uma configuração bipolar do campo magnético.

Por ZAP
23 Setembro, 2018

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979: Cientista a quem o Nobel foi “roubado” em 1974 recebe prémio de 2,5 milhões (e oferece-o)

CIÊNCIA

Silicon Republic / Wikimedia
Jocelyn Bell Burnell

Em 1974, Bell Burnell descobriu o pulsar de rádio, uma das descobertas mais importantes do séc.XX. A descoberta valeu o Prémio Nobel mas, esse mesmo prémio foi atribuído ao seu supervisor. Agora, 44 anos depois, a cientista britânica recebeu o Breakthrough Prize pela descoberta e pela liderança científica demonstrada ao longo dos anos.

Nos anos 70, Jocelyn Bell Burnell era uma estudante de Cambridge que trabalhava numa dissertação sobre objectos estranhos em galáxias distantes conhecidos como quasares. Em parceria com o seu supervisor, Antony Hewish, construíram um radiotelescópio para observar esses objectos.

Durante as observações, a britânica notou algo de suspeito nas informações recolhidas pelo telescópio. Um pulso que se repetia sensivelmente a cada 1,3 segundos. O sinal, estranho para os cientistas, foi inicialmente chamado Little Green Man-1 (Pequeno Homem Verde-1), numa referência aos possíveis aliens que poderiam estar a enviar o sinal.

Contudo, Bell Burnell descobriu outros sinais similares que sugeriam que a fonte seria um objectivo cósmico natural. Os investigadores determinaram que esses sinais provinham da rápida rotação das estrelas de neutrão, reminiscências de estrelas massivas que morreram em explosões de super-novas. Estes objectos ficaram conhecidos como pulsares, uma combinação entre pulsos e quasares.

Esta descoberta foi tão importante que mereceu o reconhecimento da Academia Sueca… ao supervisor de Bell Burnel, Antony Hewish.

Numa entrevista em 2009, Bell Burnel afirmou não se ter sentido incomodada por não ter sido incluída no prémio Nobel e que “naqueles tempos, os estudantes não eram reconhecidos pelo comité”.

Esta quinta-feira, passados 44 anos da entrega do prémio Nobel a Antony Hewish, os representantes do Breakthrough Prize anunciaram a atribuição do “Prémio Especial de Inovação em Física Fundamental” à astrofísica britânica pela descoberta de 1974.

“Quando soube da atribuição do prémio, fiquei sem palavras o que é incomum em mim. Nem sequer sonhava ou imaginava uma coisa assim, por isso foi uma surpresa maravilhosa”, contou Bell Burnell.

Bell Burnell receberá oficialmente o prémio a 4 de Novembro de 2019 durante a cerimónia dos Breakthrough Prizes em Silicon Valley, na Califórnia.

“A descoberta dos pulsares pela Jocelyn Bell Burnell será sempre lembrada como uma das grandes surpresas na história da astronomia“, afirmou Edward Witten, presidente do comité de selecção da Breakthrough Prize.

Fundado por Sergey Brin, Yuri Milner, Priscilla Chan e Mark Zuckerber, os Breakthrough Prizes oferecem o maior prémio monetário do mundo, cerca de 2,5 milhões de euros.

Bell Burnell, a quem foi oferecida essa quantia pela descoberta dos pulsares, irá doar todo o dinheiro ao Instituto Britânico de Física que criará um bolsa de estudo para minorias interessadas no estudo da física.

Não quero nem preciso do dinheiro e parece-me que este é o melhor uso que lhe posso dar”, contou Bell Burnell à BBC, acrescentando que que usar o dinheiro para contrariar o “viés inconsciente” que diz acontecer nos trabalhos de pesquisa em física.

Por ZAP
7 Setembro, 2018

(Foram corrigidos 8 erros ortográficos ao texto original)

– Infelizmente existem neste Planeta muitos “Antony Hewish-supervisores”. Felizmente ainda existem pessoas neste Planeta como Jocelyn Bell Burnell. Bem haja!

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599: INVESTIGADORES DESCOBREM UMA DAS MAIS MASSIVAS ESTRELAS DE NEUTRÕES

O massivo sistema binário PSR J2215+5135, ilustrado na figura, aquece a face irradiada da sua estrela companheira.
Crédito: G. Pérez-Díaz/IAC

Usando um método pioneiro, investigadores do Grupo de Astronomia e Astrofísica da Universidade Politécnica da Catalunha e do Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias encontraram uma estrela de neutrões com aproximadamente 2,3 massas solares – uma das mais massivas já detectadas. O estudo foi publicado na edição de 23 de Maio da revista The Astrophysical Journal e abre um novo caminho de conhecimento em muitos campos da astrofísica e da física nuclear.

As estrelas de neutrões (frequentemente chamadas pulsares) são remanescentes estelares que atingiram o final da sua vida evolutiva: resultam da morte de uma estrela com 10 a 30 vezes a massa do Sol. Apesar do seu pequeno tamanho (cerca de 20 km em diâmetro), as estrelas de neutrões têm mais massa do que o Sol, por isso são extremamente densas.

Investigadores da Universidade Politécnica da Catalunha e do Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias usaram um método inovador para medir a massa de uma das mais pesadas estrelas de neutrões conhecidas até ao momento. Descoberta em 2011 e com o nome PSR J2215+5135, tem mais ou menos 2,3 massas solares e é uma das mais massivas das mais de 2000 estrelas de neutrões conhecidas até à data. Embora um estudo publicado em 2011 tenha relatado evidências de uma estrela de neutrões com 2,4 massas solares, as estrelas de neutrões mais massivas que anteriormente haviam alcançado um consenso entre os cientistas, relatadas em 2010 e 2013, têm duas vezes a massa do Sol.

O estudo foi liderado por Manuel Linares, investigador Marie-Curie do Grupo de Astronomia e Astrofísica, ligado ao Departamento de Física da Universidade Politécnica da Catalunha, em colaboração com os astrónomos Tariq Shahbaz e Jorge Casares do Instituto de Astrofísica da Ilhas Canárias. Os cientistas usaram dados obtidos pelo GTC (Gran Telescopio Canarias), o maior telescópio óptico e infravermelho do mundo, o WHT (William Herschel Telescope), o ING (Isaac Newton Telescope Group) e o telescópio IAC-80, em combinação com modelos dinâmicos de estrelas binárias com irradiação. O artigo que relata os resultados foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

Um método de medição pioneiro

A equipa desenvolveu um método mais preciso do que os usados até agora para medir a massa de estrelas de neutrões em binários compactos. PSR J2215+5135 faz parte de um sistema binário, no qual duas estrelas orbitam em torno de um centro de massa comum: uma estrela “normal” (como o Sol) “acompanha” a estrela de neutrões. A estrela secundária ou companheira é fortemente irradiada pela estrela de neutrões.

Quanto mais massiva é a estrela de neutrões, mais rápida a estrela companheira se move na sua órbita. O novo método utiliza linhas espectrais de hidrogénio e magnésio para medir a velocidade com que a estrela companheira se move. Isso permitiu que a equipa liderada por Manuel Linares medisse, pela primeira vez, a velocidade de ambos os lados da estrela companheira (o lado irradiado e o lado sombreado) e mostrasse que a estrela de neutrões pode ter mais do dobro da massa do Sol.

Este novo método também pode ser aplicado ao resto desta crescente população de estrelas de neutrões: ao longo dos últimos 10 anos, o telescópio de raios-gama Fermi-LAT da NASA revelou dúzias de pulsares parecidos com PSR J2215+5135. Em princípio, o método também pode ser usado para medir a massa de buracos negros e anãs brancas (remanescentes de estrelas que morrem com mais de 30 ou menos de 10 massas solares, respectivamente) quando localizados em sistemas binários similares nos quais a irradiação é importante.

Mais denso que um núcleo atómico

Ser capaz de determinar a massa máxima de uma estrela de neutrões tem consequências muito importantes para bastantes campos da astrofísica, bem como para a física nuclear. As interacções entre os nucleões (os neutrões e protões que compõem o núcleo de um átomo) a altas densidades são dos maiores mistérios da física actual. As estrelas de neutrões são um laboratório natural para estudar os estados de matéria mais densos e exóticos que podem ser imaginados.

Os resultados do projecto também sugerem que, para suportar a massa de 2,3 sóis, a repulsão entre as partículas no núcleo da estrela de neutrões deve ser suficientemente forte. Isto indicaria que é improvável que encontremos quarks livres ou outras formas exóticas de matéria no centro da estrela de neutrões.

Astronomia On-line
1 de Junho de 2018

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543: MISSÃO NICER DA NASA DESCOBRE PULSAR DE RAIOS-X EM ÓRBITA RECORDE

As estrelas de IGR J17062–6143, aqui ilustradas, orbitam-se uma à outra a cada 38 minutos, a órbita mais rápida conhecida para um sistema binário que contém um pulsar de raios-X de milissegundo com acreção. Enquanto giram, um pulsar super-denso puxa gás de uma anã branca leve. As duas estrelas estão tão perto que cabiam entre a Terra e a Lua.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA

Cientistas que analisavam os primeiros dados da missão NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) encontraram duas estrelas que giram em torno uma da outra a cada 38 minutos. Uma das estrelas do sistema chamado IGR J17062–6143 (J17062, abreviado) é uma estrela super-densa e de rápida rotação a que chamamos pulsar. A descoberta confere ao par estelar o recorde do período orbital mais curto para uma determinada classe de sistema binário de pulsares.

Os dados do NICER também mostram que as estrelas do par J17062 estão apenas separadas por 300.000 quilómetros, menos do que a distância entre a Terra e a Lua. Com base no rapidíssimo período orbital e na separação do par, os cientistas envolvidos num novo estudo do sistema pensam que a segunda estrela é uma anã branca pobre em hidrogénio.

“Não é possível para uma estrela rica em hidrogénio, como o nosso Sol, ser a companheira do pulsar,” comenta Tod Strohmayer, astrofísico de Goddard e autor principal do artigo. “Não conseguimos fazer encaixar uma estrela como essa numa órbita tão pequena.”

Uma observação prévia de 20 minutos pelo RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer) em 2008 só conseguiu estabelecer um limite inferior para o período orbital de J17062. O NICER, instalado a bordo da Estação Espacial Internacional em Junho passado, pôde observar o sistema por períodos muito mais longos. Em Agosto, o instrumento focou-se em J17062 por mais de sete horas ao longo de 5,3 dias. Combinando observações adicionais em Outubro e Novembro, a equipa de cientistas foi capaz de confirmar o período orbital recorde para um sistema binário contendo o que os astrónomos chamam de AMXP (accreting millisecond X-ray pulsar).

Quando uma estrela massiva passa a super-nova, o seu núcleo colapsa num buraco negro ou numa estrela de neutrões, pequena e super-densa – do tamanho de uma cidade, mas com mais massa do que o Sol. As estrelas de neutrões são tão quentes que a luz que irradiam passa a porção incandescente do espectro visível e ultravioleta até aos raios-X. Um pulsar é uma estrela de neutrões que gira rapidamente.

A observação de J17062 levada a cabo em 2008 pelo RXTE descobriu pulsos recorrentes de raios-X 163 vezes por segundo. Estes pulsos marcam a localização de pontos quentes em redor dos pólos magnéticos do pulsar, o que permitiu que os astrónomos determinassem quão rapidamente gira. O pulsar de J17062 gira a cerca de 9800 rotações por minuto.

Pontos quentes formam-se quando o intenso campo gravitacional de uma estrela de neutrões retira material de uma companheira estelar – em J17062, da anã branca – e é colocado num disco de acreção. A matéria no disco espirala para dentro, eventualmente chegando à superfície. As estrelas de neutrões têm campos magnéticos fortes, de modo que o material aterra na superfície de forma desigual, viajando ao longo do campo magnético até aos pólos onde produz os pontos quentes.

O constante bombardeamento de gás em queda faz com que os pulsares de acreção girem mais rapidamente. Enquanto giram, os pontos quentes entram e saem da vista de instrumentos de raios-X como o NICER, que regista as flutuações. Alguns pulsares giram mais de 700 vezes por segundo. As flutuações de raios-X dos pulsares são tão previsíveis que a experiência companheira do NICER, SEXTANT (Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology), já mostrou que podem servir como faróis para navegação autónoma em futuras naves espaciais.

Com o tempo, o material da estrela dadora é acumulado à superfície da estrela de neutrões. Assim que a pressão desta camada cresce até ao ponto em que os seus átomos se fundem, ocorre uma reacção termonuclear descontrolada, libertando a energia equivalente a 100 bombas de 15 megatoneladas que explodem sobre cada centímetro quadrado, explicou Strohmayer. Os raios-X de tais explosões também pode ser captados pelo NICER, embora ainda não tenham sido vistas em J17062.

Os investigadores foram capazes de determinar que as estrelas de J17062 giram em torno uma da outra numa órbita circular, o que é comum para os AMXPs. A estrela dadora, anã branca, é um “peso leve”, com mais ou menos 1,5% da massa do Sol. O pulsar tem muito mais massa, cerca de 1,4 massas solares, o que significa que as estrelas orbitam um ponto a cerca de 3000 km do pulsar. Strohmayer disse que é quase como se a estrela dadora orbitasse um pulsar estacionário, mas o NICER é sensível o suficiente para detectar a pequena flutuação na emissão de raios-X do pulsar devido ao puxo da anã branca.

“A distância entre nós e o pulsar não é constante,” comenta Strohmayer. “Varia devido a este movimento orbital. Quando o pulsar está mais próximo, a emissão de raios-X leva um pouco menos a chegar até nós do que quando está mais distante. O atraso é pequeno, apenas cerca de 8 milissegundos para a órbita de J17062, mas está bem dentro das capacidades de uma máquina sensível como o NICER.”

Os resultados do estudo foram publicados no passado dia 9 de maio na revista The Astrophysical Journal Letters.

A missão do NICER é fornecer medições de alta precisão para melhor estudar a física e o comportamento das estrelas de neutrões. Outros dados da primeira fornada de dados do instrumento forneceram resultados sobre as explosões termo-nucleares de um objecto e exploraram o que acontece com o disco de acreção durante estes eventos.

“As estrelas de neutrões são verdadeiros laboratórios de física nuclear, do ponto de vista terrestre,” comenta Zaven Arzoumanian, astrofísico de Goddard e cientista chefe do NICER. “Não podemos recriar as condições das estrelas de neutrões em qualquer parte do nosso Sistema Solar. Um dos principais objectivos do NICER é estudar a física subatómica que não é acessível em nenhum outro lugar.”

Astronomia On-line
15 de Maio de 2018

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245: A NASA inventou uma nova e incrível técnica de navegação espacial

NASA

A NASA inventou um novo tipo de sistema de navegação autónomo que poderia levar uma nave espacial feita por humanos a conquistar o Sistema Solar (e a chegar ainda mais longe), ao usar pulsares com estrelas-guia.

Chama-se Explorador de Estação para Tecnologia de Sincronização e Navegação de Raios-X, ou SEXTANT, (nomeado de acordo com um instrumento de navegação náutico do século XVIII) e utiliza tecnologia raio-x para ver pulsares de milissegundos, usando-os da mesma forma que o GPS utiliza satélites.

“Esta demonstração é um avanço para uma exploração espacial profunda no futuro”, disse o director de projecto Jason Mitchel da Centro Espacial Goddard da NASA. “Como os primeiros a mostrar a navegação raio-x completamente autónoma e em tempo real no espaço, estamos a liderar este campo”.

Os pulsares são estrelas de neutrões altamente magnetizadas e de rotação rápida – o resultado de o núcleo de uma estrela maciça a colapsar e subsequentemente explodir.

Quando rodam, estas estrelas emitem radiação electromagnética. Além disso, são extraordinariamente regulares – no caso de alguns pulsares de milissegundos, que conseguem girar centenas de vezes num segundo, a sua regularidade consegue rivalizar com os relógios atómicos.

Foi isto que levou à ideia por trás do SEXTANT. Como estes pulsares são tão regulares, e como têm posições fixas no cosmos, podem ser usadas da mesma forma que um sistema de posicionamento global usa relógios atómicos.

O SEXTANT funciona como um receptor GPS, que recebe sinais de pelo menos três satélites GPS, todos equipados com relógios atómicos. O receptor mede o atraso de tempo de cada satélite e converte-o em coordenadas espaciais.

A radiação electromagnética a radiar dos pulsares é mais visível no espectro raio-x, razão pela qual os engenheiros da NASA escolheram empregar a detecção raio-x no SEXTANT.

Para isso, usaram um observatório do tamanho de uma máquina de lavar roupa anexado à Estação Espacial Internacional. Chamado Explorador de Composição Interior de Estrelas Neutras, ou NICER, contém 52 telescópios raio-x e detectores de derivação de silício para estudar estrelas de neutrões, incluindo pulsares.

Os cientistas dirigiram o NICER para travar quatro pulsares, J0218+4232, B1821-24, J0030+0451, e J0437-4715 – pulsares tão precisos que os seus pulsos podem ser precisamente previstos pelos próximos anos.

Durante dois dias, o NICER tirou 78 medidas desses pulsares, que eram alimentados pelo SEXTANT. Este era depois utilizado para calcular a posição do NICER na órbita à volta da Terra na Estação Espacial Internacional.

A informação foi depois comparada com os dados GPS, com o objectivo de localizar o NICER num raio de 16 quilómetros. Num espaço de oito horas, o sistema calculou a posição do NICER e permaneceu abaixo do limite de 16 quilómetros para o resto da experiência.

“Isto foi muito mais rápido do que as duas semanas que tínhamos previsto para a experiência”, disse o arquitecto do sistema SEXTANT, Luke Winternitz. “Tivemos indicações de que o nosso sistema poderia funcionar, mas a experiência do fim de semana demonstrou finalmente a habilidade do sistema para funcionar de forma autónoma.

Pode ainda demorar alguns anos para que a tecnologia seja desenvolvida para um sistema de navegação adequado para o espaço profundo, mas o conceito foi aprovado.

Agora, a equipa vai arregaçar mangas para o refinar. Os cientistas vão actualizar e ajustar o software em preparação para outra experiência já no segundo semestre de 2018. A equipa espera também reduzir os requisitos de tamanho, peso e energia do hardware.

Eventualmente, o SEXTANT poderia ser usado para calcular a localização de satélites planetários longe da gama de satélites de GPS terrestres e auxiliar em missões de voo espacial humano.

ZAP // Science Alert

Por ZAP
15 Janeiro, 2018

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193: PODEM EXISTIR PLANETAS HABITÁVEIS EM TORNO DE PULSARES

Impressão de artista de um planeta habitável em torno de um pulsar (direita).
Crédito: Amanda Smith, Universidade de Cambridge

É teoricamente possível a existência de planetas habitáveis em torno de pulsares – estrelas de neutrões giratórias que emitem pulsos de radiação curtos e rápidos. De acordo com uma nova investigação, tais planetas devem ter uma atmosfera enorme que converte os mortíferos raios-X e partículas altamente energéticas do pulsar em calor. Os resultados, por astrónomos da Universidade de Cambridge e da Universidade de Leiden, foram publicados na revista Astronomy & Astrophysics.

Os pulsares são conhecidos pelas suas condições extremas. São estrelas de neutrões de rápida rotação – o núcleo colapsado de uma estrela massiva que se tornou supernova no final da sua vida. Com apenas 10 a 30 km de diâmetro, os pulsares possuem enormes campos magnéticos, acartam matéria e produzem regularmente grandes rajadas de raios-X e partículas altamente energéticas.

Surpreendentemente, apesar deste ambiente hostil, sabemos que as estrelas de neutrões hospedam planetas em seu redor. Os primeiros exoplanetas que os astrónomos descobriram orbitam o pulsar PSR B1257+12 – mas se estes planetas estavam originalmente em órbita da massiva estrela precursora e sobreviveram à explosão de supernova, ou se se formaram mais tarde, permanece uma questão em aberto. Tais planetas recebem pouca luz visível, mas são continuamente “atacados” por radiação energética e ventos estelares. Podem esses planetas abrigar vida?

Pela primeira vez, os astrónomos tentaram calcular as zonas “habitáveis” perto das estrelas de neutrões – a gama de órbitas em torno de uma estrela onde uma superfície planetária poderia, possivelmente, suportar água na forma líquida. Os seus cálculos mostram que a zona habitável em torno de uma estrela de neutrões pode ser tão grande quanto a distância da Terra ao Sol. Uma premissa importante é que o planeta tem que ser uma super-Terra, com 1 a 10 vezes a massa da Terra. Um planeta mais pequeno perderia a sua atmosfera em apenas alguns milhares de anos devido ao ataque constante dos ventos do pulsar. Para sobreviver a este bombardeamento, a atmosfera do planeta tem que ser um milhão de vezes mais espessa do que a do nosso planeta – as condições à superfície de um planeta que orbita um pulsar assemelham-se às condições do fundo do oceano da Terra.

Os astrónomos examinaram o pulsar PSR B1257+12 a cerca de 2300 anos-luz de distância como estudo de caso, usando o telescópio espacial de raios-X Chandra. Dos três planetas em órbita do pulsar, dois são super-Terras com uma massa de quatro a cinco vezes a massa da Terra e orbitam suficientemente perto do pulsar para se aquecerem. De acordo com o co-autor Alessandro Patruno da Universidade de Leiden: “a temperatura dos planetas pode ser adequada à presença de água líquida à superfície. No entanto, ainda não sabemos se as duas super-Terras têm uma ideal atmosfera extremamente densa.”

No futuro, Patruno e o seu co-autor Mihkel Kama do Instituto de Astronomia de Cambridge gostariam de observar o pulsar em mais detalhe e compará-lo com outros pulsares. O Telescópio ALMA do ESO seria capaz de mostrar discos de poeira em torno de estrelas de neutrões, bons indícios de planetas. A Via Láctea contém cerca de mil milhões de estrelas de neutrões, das quais aproximadamente 200.000 são pulsares. Até agora, já foram estudados 3000 pulsares e só se encontraram planetas em cinco.

Astronomia online
22 de Dezembro de 2017

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128: Antimatéria com origem incomum detectada num vulcão mexicano

HJPD / Wikimedia

Depois de observar e analisar dois pulsares de estrelas de neutrões, um grupo de cientistas descartou uma das duas principais teorias que explicava até agora o alto número de positrões perto da Terra.

Em 2008, astrónomos observaram um inesperadamente alto número de positrões – a anti-matéria “prima” dos electrões – em órbita a poucas centenas de quilómetros acima da atmosfera da Terra.

Desde então, os cientistas discutiam a causa da anomalia, dividindo-se em duas teorias concorrentes.

Enquanto uns sugeriam uma explicação simples: as partículas extra podem vir de estrelas colapsadas próximas chamadas pulsares, que giram várias vezes em segundo lugar e descartam electrões, positrões e outras questões com força violenta, outros especularam que os positrões extra poderiam vir de processos que envolvem a matéria escura – a substância invisível mas penetrante vista até agora apenas através da atracção gravitacional.

Agora, cientistas da Universidade de Maryland (EUA) e especialistas do observatório de raios gama HAWC examinaram dois pulsares – Geminga e PSR B0656 + 14 – considerados como possíveis fontes de positrões extra ou, por outras palavras, os anti-electrónicos que formariam a antimatéria à volta da Terra.

Usando novos dados do observatório da HAWC, os cientistas fizeram as primeiras medições relatadas de dois pulsares anteriormente identificados como possíveis fontes do excesso de positrão.

Ao capturar e contar partículas de transmissão de luz a partir desses motores estelares próximos, a colaboração da HAWC descobriu que os dois impulsos provavelmente não são a origem do excesso de positrão.

Os cientistas determinaram que essas estrelas de neutrões estão cercadas por uma extensa nuvem opaca que não permite a libertação da maioria dos positrões e, portanto, os pulsares não podem gerar excesso de antimatéria.

Essas conclusões foram publicadas na revista Science na edição de 17 de Novembro.

Os novos dados sobre os dois pulsares próximos foram obtidos no observatório da HAWC, localizado numa das encostas do vulcão Sierra Negra, perto de Puebla, no México.

Graças ao amplo campo de visão, os cientistas conseguiram detectar a emissão de raios gama de Geminga e PSR B0656 + 14, o que lhes permite excluir a origem dos positrões em excesso.

“Os nossos cálculos não resolvem o assunto a favor da matéria escura, mas qualquer nova teoria que tente explicar o excesso dos positrões através dos pulsares terá que ter em conta o que descobrimos”, afirmou o professor de física da Universidade de Maryland, Jordan Goodman, investigador principal e porta-voz dos EUA para a colaboração da HAWC.

ZAP // RT

Por ZAP
18 Novembro, 2017

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