Pulsar extremo do tipo ‘Viúva Negra’ é detectado a apenas 3.000 anos-luz de distância

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Ilustração de um pulsar viúva negra e sua estrela companheira. Crédito: Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA.

Por Fiona MacDonald
Publicado na ScienceAlert

Existem alguns objetos estranhos à espreita em nossa galáxia, e astrônomos acabaram de espionar um novo candidato a um desses a cerca de 3.000 a 4.000 anos-luz de distância.

Depois de investigar misteriosos flashes de luz vindos do sistema, pesquisadores detectaram o que eles suspeitam ser uma estrela ‘viúva negra’ indescritível – um pulsar girando rapidamente que é mantido vivo devorando lentamente sua estrela companheira menor.

Os pulsares de viúva negra são raros na melhor das hipóteses – só conhecemos uma dúzia ou mais deles na Via Láctea. Mas este parece estar entre os exemplos mais extremos e indiscutivelmente mais bizarros do fenômeno que já encontramos.

Nomeado ZTF J1406+1222, o sistema binário tem o menor período orbital já visto, com a ‘viúva negra’ e suas presas circulando entre si a cada 62 minutos.

Ainda mais peculiar, o sistema parece hospedar uma terceira estrela distante que leva cerca de 12.000 anos para orbitar as outras duas.

“Este sistema é realmente único no que diz respeito às viúvas negras, porque o encontramos com luz visível, por causa de seu amplo companheiro e o fato de ter vindo do centro galáctico”, disse o pesquisador e físico Kevin Burdge, do Departamento de Física do MIT.

Os pulsares surgem quando os núcleos de estrelas supergigantes massivas colapsam em estrelas de nêutrons. Quando essas estrelas de nêutrons são altamente magnetizadas e giram rapidamente, elas se tornam o que chamamos de pulsar.

Como faróis ultra brilhantes no Universo, os pulsares giram extremamente rapidamente e emitem raios-X e raios gama em nossa direção em intervalos que variam de mais de um por segundo, até períodos que podem ser contados em milissegundos. Normalmente, os pulsares giram rápido e morrem jovens, devido à quantidade de energia que estão emitindo.

Mas se uma estrela passa se aproximar o suficiente, o pulsar pode sugar lentamente o material dela como um parasita gigante, absorvendo energia suficiente para continuar girando e se alimentando da outra estrela até devorá-la.

“Esses sistemas são chamados de viúvas negras por causa de como o pulsar consome a coisa que o reciclou, assim como a aranha come seu companheiro”, disse Burdge.

No passado, os astrônomos foram captaram esses sistemas de viúvas negras por meio de raios gama ou raios-X – radiação de alta frequência emitida pelo próprio pulsar.

Mas a equipe usou uma nova técnica para encontrar ZTF J1406+1222: eles procuraram a luz visível saindo da estrela que estava sendo devorada.

Acontece que o lado ‘diurno’ da estrela companheira que está acoplada com a viúva negra pode ficar muitas vezes mais quente que o lado ‘noturno’, e essa variação extrema no brilho é algo que pode ser detectado.

Para testar essa ideia, os pesquisadores usaram dados do Zwicky Transient Facility, um observatório na Califórnia, e conseguiram encontrar os sistemas de viúvas negras que já conhecemos, validando que a técnica funcionava.

Eles então começaram a procurar novas viúvas negras e encontraram ZTF J1406+1222, onde a estrela companheira muda de brilho por um fator de 13 a cada 62 minutos.

Esta é a primeira vez que um pulsar de viúva negra foi encontrado dessa maneira, e isso é parte do que torna a descoberta tão emocionante.

Os raios gama da viúva negra (roxo) aquecem o lado ‘diurno’ ardente da estrela. Créditos: Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA / Cruz deWilde.

A outra parte, é claro, é o misterioso sistema que eles encontraram.

Não só o pulsar viúva negra e sua presa estão presos na espiral canibal na órbita mais próxima vista até hoje, mas quando a equipe olhou para trás através das medições da estrela usando o Sloan Digital Sky Survey, eles viram que o sistema estava sendo seguido por uma rara estrela subanã fria de baixa metalicidade, que parecia orbitar apenas o sistema binário a cada 12.000 anos.

A presença desta terceira estrela distante pode tornar o sistema uma ‘tríplice’ de viúva negra inédita, e os astrônomos estão tendo muitas dúvidas sobre como a configuração poderia ter se formado em primeiro lugar.

Com base nas observações atuais, Burdge e seus colegas têm algumas ideias. Os sistemas binários de viúva negra surgem de uma densa constelação de estrelas antigas conhecida como aglomerado globular.

Uma das principais hipóteses é que, se esse aglomerado em particular derivou para o centro da Via Láctea, então a gravidade do nosso buraco negro central pode ter separado o aglomerado, poupando apenas o sistema triplo de viúva negra.

“É um cenário de nascimento complicado”, disse Burdge. “Este sistema provavelmente está flutuando na Via Láctea há mais tempo do que o Sol”.

Ainda mais estranho, embora a equipe pudesse detectar ZTF J1406+1222 usando luz visível, quando eles olharam para trás em busca de raios gama e raios X, eles não conseguiram ver – o que sugere que na verdade pode não ser uma viúva negra.

“A única coisa que sabemos com certeza é que vemos uma estrela com um lado diurno muito mais quente que o lado noturno, orbitando em torno de algo a cada 62 minutos”, disse Burdge. “Tudo parece apontar para ser um sistema binário de viúva negra. Mas há algumas coisas estranhas sobre isso, então é possível que seja algo totalmente novo”.

A equipe planeja continuar observando o sistema para ter uma ideia melhor do que está acontecendo.

Curiosamente, pode ser um excelente candidato para aprender mais sobre a física do ‘pontapé’ das estrelas de nêutrons. Os astrônomos sabem que, quando as estrelas de nêutrons se formam, elas recebem um ‘pontapé’ que as faz disparar em alta velocidade.

Mas não é totalmente compreendido de onde vem esse pontapé. A estranha história de nascimento desse misterioso sistema pode esclarecer a questão.

“Ainda há muita coisa que não entendemos sobre isso. Mas temos uma nova maneira de procurar esses sistemas no céu”, disse Burdge.

A pesquisa foi publicada na Nature.