Há algo estranho nos arredores da Via Láctea. Num aglomerado de estrelas que habita os confins da galáxia, os astrônomos identificaram algo muito pequeno e muito denso, preso numa dança orbital com um pulsar de milissegundos. Existem, dizem eles, apenas duas coisas que o objeto misterioso poderia ser – uma estrela de nêutrons ou um buraco negro – mas qualquer uma dessas coisas seria uma descoberta emocionante.
Se for uma estrela de nêutrons, poderá ser a mais pesada do gênero que já vimos. Se for um buraco negro, é o mais leve do gênero.
Com uma massa equivalente entre 2,09 e 2,71 Sóis, situa-se na extremidade inferior de um deserto de objetos compactos conhecido como lacuna de massa inferior – um deserto entre 2,2 e 5 massas solares no qual foram detectadas muito poucas estrelas de nêutrons ou buracos negros.
“Qualquer possibilidade para a natureza da companheira é excitante”, diz o astrofísico Ben Stappers, da Universidade de Manchester. “Um sistema pulsar-buraco negro será um alvo importante para testar teorias de gravidade e uma estrela de nêutrons pesada fornecerá novos conhecimentos em física nuclear em densidades muito elevadas.”
Estrelas de nêutrons e buracos negros estão intimamente relacionados. Ambos são objetos superdensos que se formam a partir do colapso gravitacional do núcleo de uma estrela massiva quando ela morre.
A diferença é a massa. Uma estrela de nêutrons pode ter cerca de 2,3 vezes a massa do Sol. É impedido de entrar em colapso completamente por algo chamado pressão de degenerescência, em que múltiplas partículas de natureza quântica semelhante não podem ocupar o mesmo estado, incluindo um espaço físico.
Mas as partículas dentro de uma estrela de nêutrons estão tão compactadas quanto possível; a estrela é análoga a um grande núcleo atômico.
Adicione mais massa, entretanto, e mesmo a pressão de degeneração não poderá evitar um colapso adicional. Portanto, núcleos mais massivos deveriam, pelo menos teoricamente, colapsar completamente em buracos negros.
No entanto, apesar do limite superior de massa da estrela de nêutrons estar em torno de 2,3 Sóis, muito poucos buracos negros foram detectados abaixo de 5 massas solares. As medidas não observadas entre os números são a diferença de massa inferior.
Liderada pelos astrofísicos Ewan Barr e Arunima Dutta do Instituto Max Planck de Radioastronomia, uma equipe internacional de pesquisadores descobriu o objeto estudando um estranho pulsar de milissegundo chamado PSR J0514-4002E, localizado em um aglomerado de estrelas chamado NGC 1851.
Dados de rádio recolhidos pela rede MEERKat na África do Sul revelaram a presença de uma companheira binária invisível numa órbita de 7,44 dias com o pulsar; os pesquisadores queriam saber o que era aquele objeto.
Pulsares de milissegundos, você vê, são estrelas de nêutrons que giram extremamente rápido. À medida que giram, emitem ondas de rádio em intervalos precisos. PSR J0514-4002E gira 170 vezes por segundo, pulsando como o som da estática. Como o seu tempo é tão preciso, os astrônomos podem procurar pequenas variações nos pulsos e usar essas informações para calcular as características do pulsar, bem como a sua distância e quaisquer companheiros binários.
“Pense nisso como ser capaz de colocar um cronômetro quase perfeito em órbita ao redor de uma estrela a quase 40.000 anos-luz de distância e então ser capaz de cronometrar essas órbitas com precisão de microssegundos”, diz Barr.
Com esses dados de temporização do pulsar, os pesquisadores conseguiram calcular a distância até o PSR J0514-4002E, a massa do pulsar e a massa do sistema como um todo. Ao subtrair a massa do pulsar, eles conseguiram determinar a massa do objeto misterioso.
O objeto é muito fraco para ser uma estrela da sequência principal e muito massivo para ser uma anã branca (esse é o objeto compacto mais leve que as estrelas de nêutrons, na escala de estrelas mortas). Isso deixa apenas duas possibilidades: estrela de nêutrons ou buraco negro.
É impossível nesta fase dizer qual é, mas os cientistas acreditam que é o produto de uma fusão anterior entre duas estrelas de nêutrons. Vários anos atrás, uma colisão semelhante detectada usando ondas gravitacionais resultou em um objeto com massa solar de 2,6. Com um limite superior de 2,76 massas solares, esta última descoberta tem probabilidade de ser uma estrela de nêutrons maior. Se nenhum dos dois for, de fato, um buraco negro.
Agora que foi encontrado, os pesquisadores estão decididos a desmascarar a sua identidade.
“Ainda não terminamos este sistema”, diz Dutta. “Descobrir a verdadeira natureza da companheira será um ponto de viragem na nossa compreensão das estrelas de nêutrons, dos buracos negros e de tudo o mais que possa estar escondido na lacuna de massa do buraco negro.”
Artigo publicado na Science e matéria publicada em ScienceAlert
