Pulsar desmente teorias e emite raios gama com energia recorde

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/10/2023

Os astrônomos ainda não sabem explicar como as partículas do pulsar são impulsionadas para energias tão elevadas.
[Imagem: Science Communication Lab/DESY]

Pulsares

Astrônomos detectaram os raios gama de maior energia já emitidos por uma estrela morta, de um tipo conhecido como pulsar.

A energia desses raios gama alcançou 20 teraelétrons-volt, ou cerca de dez trilhões de vezes a energia da luz visível. Esta observação é difícil de conciliar com a teoria mais aceita hoje, da produção de raios gama pulsados.

Os pulsares são restos de cadáveres de estrelas que explodiram em uma supernova. As explosões deixam para trás uma pequena estrela morta com um diâmetro de apenas 20 quilômetros, girando extremamente rápido e com um enorme campo magnético.

"Essas estrelas mortas são quase inteiramente compostas por nêutrons e são incrivelmente densas: Uma colher de chá do seu material tem uma massa de mais de cinco bilhões de toneladas, ou cerca de 900 vezes a massa da Grande Pirâmide de Gizé," comparou Emma Wilhelmi, do consórcio internacional HESS, que mapeia raios cósmicos pelo Universo.

Os pulsares emitem feixes rotativos de radiação eletromagnética, semelhantes a faróis cósmicos. Se calhar de o feixe atingir nosso Sistema Solar, veremos flashes de radiação em intervalos regulares de tempo. Esses flashes, também chamados de pulsos de radiação, podem ser procurados em diferentes faixas de energia do espectro eletromagnético.

Os cientistas acreditavam que a fonte desta radiação seriam os elétrons ultravelozes, produzidos e acelerados na magnetosfera do pulsar conforme são expulsos da estrela - a magnetosfera é composta de plasma e campos eletromagnéticos que circundam e giram junto com a estrela. Ao atravessar essa região, os elétrons ganhariam energia, posteriormente liberada na forma da radiação que então viaja até nós. Mas esta hipótese agora foi contestada.

Pulsar da Vela

O pulsar Vela, localizado na constelação da Vela, é o pulsar mais brilhante na banda de rádio do espectro eletromagnético e a fonte persistente mais brilhante de raios gama cósmicos na faixa de gigaelétrons-volt (GeV). Ele gira cerca de onze vezes por segundo. No entanto, acima de alguns GeV, a sua radiação termina abruptamente, e os cientistas acreditavam que é assim porque os elétrons atingiriam o final da magnetosfera do pulsar e escapariam dela, antes de poderem atingir energias maiores.

Mas esta não parece ser a melhor explicação, porque agora foi detectado um novo componente de radiação a energia muito maiores, até dezenas de teraelétrons-volt (TeV). "Isso é cerca de 200 vezes mais energético do que toda a radiação já detectada neste objeto," disse Christo Venter, membro da equipe.

Este componente de energia muito alta aparece nos mesmos intervalos de fase observados na faixa GeV. No entanto, para atingir estas energias, os elétrons teriam de viajar ainda mais longe do que a magnetosfera, mas o padrão de emissão rotacional precisaria permanecer intacto.

"Este resultado desafia o nosso conhecimento anterior sobre pulsares e exige repensar a forma como estes aceleradores naturais funcionam," disse Arache Djannati-Atai, que liderou a pesquisa. "O esquema tradicional segundo o qual as partículas são aceleradas ao longo das linhas do campo magnético, dentro ou ligeiramente fora da magnetosfera, não pode explicar suficientemente as nossas observações. Será que estamos testemunhando a aceleração das partículas através do chamado processo de reconexão magnética, além do cilindro de luz, que ainda de alguma forma preserva o padrão rotacional? Mas mesmo este cenário enfrenta dificuldades para explicar como essa radiação extrema é produzida."

Seja qual for a explicação, ao lado dos seus outros superlativos o pulsar Vela detém agora oficialmente o recorde como o pulsar com os raios gama de maior energia descobertos até hoje. "Esta descoberta abre uma nova janela de observação para a detecção de outros pulsares na faixa de dezenas de teraelétrons-volt com os atuais e futuros telescópios de raios gama mais sensíveis, abrindo assim o caminho para uma melhor compreensão dos processos de aceleração extrema em objetos astrofísicos altamente magnetizados," concluiu Djannati-Atai.

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