Uma equipe de investigação internacional liderada por Michael Kramer e Kuo Liu do Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bonn, Alemanha, estudou magnetares para descobrir uma lei subjacente que parece aplicar-se universalmente às estrelas de nêutrons.
Esta lei dá uma ideia de como estas fontes produzem emissões de rádio e pode fornecer uma ligação aos misteriosos flashes de luz de rádio, rajadas rápidas de rádio, que se originam do cosmos distante. O estudo deles foi publicado na Nature Astronomy.
Estrelas de nêutrons são núcleos colapsados de estrelas massivas, concentrando até o dobro da massa do Sol em uma esfera com menos de 25 km de diâmetro. Como resultado, a matéria ali é a matéria mais densamente compactada do universo observável, comprimindo elétrons e prótons em nêutrons, daí o nome. Mais de 3.000 estrelas de nêutrons podem ser observadas como pulsares de rádio, quando emitem um feixe de rádio que é visível como um sinal pulsante da Terra, quando o pulsar giratório direciona sua luz em direção aos nossos telescópios.
O campo magnético dos pulsares já bilhões de vezes mais forte que o campo magnético da Terra, mas existe um pequeno grupo de estrelas de nêutrons que possuem campos magnéticos ainda 1.000 vezes mais fortes. Estes são os chamados magnetares. Dos cerca de 30 magnetares conhecidos, seis emitem emissões de rádio, pelo menos ocasionalmente. Foi sugerido que magnetares extragalácticos são a origem de rajadas rápidas de rádio (FRBs).
Para estudar esta ligação, investigadores do Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR), com a ajuda de colegas da Universidade de Manchester, inspecionaram detalhadamente os pulsos individuais dos magnetares e detectaram subestruturas. Acontece que uma estrutura de pulso semelhante também foi observada em pulsares, os pulsares de milissegundos de rotação rápida e em outras fontes de estrelas de nêutrons conhecidas como Transientes de Rádio Rotativos.
Para sua surpresa, os investigadores descobriram que a escala de tempo dos magnetares e dos outros tipos de estrelas de nêutrons segue a mesma relação universal, escalando exatamente com o período de rotação. O fato de uma estrela de nêutrons com um período de rotação inferior a alguns milissegundos e outra com um período de quase 100 segundos se comportarem como magnetares sugere que a origem intrínseca da estrutura do subpulso deve ser a mesma para todas as estrelas de nêutrons com alto volume de rádio.
Isto revela informações sobre o processo de plasma responsável pela própria emissão de rádio e oferece a oportunidade de interpretar estruturas semelhantes vistas em FRBs como resultado de um período rotacional correspondente.
“Quando decidimos comparar a emissão magnética com a das FRBs, esperávamos semelhanças”, diz Michael Kramer, primeiro autor do artigo e diretor do MPIfR. “O que não esperávamos é que todas as estrelas de nêutrons com alto volume de rádio compartilhassem esta escala universal.”
“Esperamos que os magnetares sejam alimentados pela energia do campo magnético, enquanto os outros sejam alimentados pela sua energia rotacional”, diz Kuo Liu. “Alguns são muito velhos, alguns são muito jovens e, ainda assim, todos parecem seguir esta lei.”
Gregory Desvignes diz: “Observamos os magnetares com o radiotelescópio de 100 m em Effelsberg e comparámos o nosso resultado também com dados de arquivo, uma vez que os magnetares não emitem emissões de rádio o tempo todo.”
“Como a emissão de rádio magnetar nem sempre está presente, é preciso ser flexível e reagir rapidamente, o que é possível com telescópios como o de Effelsberg”, diz Ramesh Karuppusamy.
Para Ben Stappers, coautor do estudo, o aspecto mais interessante do resultado é a possível conexão com FRBs. “Se pelo menos alguns FRBs se originarem de magnetares, a escala de tempo da subestrutura na explosão poderá então nos dizer o período de rotação da fonte magnética subjacente. Se encontrarmos essa periodicidade nos dados, isso seria um marco na explicação deste tipo de FRB como fontes de rádio.”
“Com essas informações, a busca continua”, diz Kramer.
Mais informações: Michael Kramer et al, Quasi-periodic sub-pulse structure as a unifying feature for radio-emitting neutron stars, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-02125-3
Informações da revista: Nature Astronomy
Fornecido pela Max Planck Society
Publicado no Phys.org
