Um grupo científico internacional, com destacada participação valenciana, conseguiu medir pela primeira vez as oscilações do brilho de uma estrela de nêutrons –magnetar– durante seus momentos mais violentos. Em apenas um décimo de segundo, o magnetar liberou uma energia equivalente à produzida pelo Sol em cem mil anos. A observação foi realizada de forma automática, sem intervenção humana, graças à Inteligência Artificial de um sistema desenvolvido no Laboratório de Processamento de Imagens (IPL) da Universidade de Valência.
Entre as estrelas de nêutrons, objetos que podem conter meio milhão de vezes a massa da Terra em um diâmetro de cerca de vinte quilômetros, destaca-se um pequeno grupo com o campo magnético mais forte conhecido: os magnetares. Esses objetos, dos quais apenas trinta são conhecidos, sofrem violentas erupções ainda pouco conhecidas por sua natureza inesperada e sua duração de apenas décimos de segundo. Detectá-los é um desafio para a ciência e a tecnologia.
Uma equipe científica internacional com destacada participação da Universidade de Valência (UV) publicou um estudo detalhado da erupção de um magnetar na revista Nature : eles conseguiram medir oscilações –pulsos– no brilho do magnetar durante seus períodos mais violentos. momentos. Esses episódios são um componente crucial para entender as erupções gigantes de magnetares. É uma questão muito debatida nos últimos 20 anos que hoje tem uma resposta, se há oscilações de alta frequência nos magnetares.
O trabalho conta com a contribuição de seis pesquisadores da Universidade de Valência e uma alta participação espanhola -15 cientistas de um total de 41. “Mesmo em estado inativo, os magnetares podem ser cem mil vezes mais luminosos que o nosso Sol, mas em No caso do flash que estudamos – GRB2001415 – a energia liberada equivale à irradiada pelo nosso Sol em cem mil anos”, destaca Alberto J. Castro-Tirado, pesquisador do IAA-CSIC que dirige o trabalho.
“A explosão do magnetar, que durou aproximadamente um décimo de segundo, foi descoberta em 15 de abril de 2020 em plena pandemia”, diz Víctor Reglero, professor de Astronomia e Astrofísica do UV, pesquisador do Laboratório de Processamento de Imagens (IPL) , coautor do artigo e um dos arquitetos do ASIM, o instrumento a bordo da Estação Espacial Internacional que detectou a erupção. “Desde então desenvolvemos uma tarefa de análise de dados muito intensa, já que se tratava de uma estrela de nêutrons de 10**16 Gauss e localizada em outra galáxia. Um verdadeiro monstro cósmico!” comenta Reglero.
A comunidade científica pensa que as erupções nos magnetares podem ser devidas a instabilidades na sua magnetosfera ou a uma espécie de ‘terremoto’ produzido na sua crosta, uma camada rígida e elástica com cerca de um quilómetro de espessura. “Independentemente do gatilho, é criada na magnetosfera da estrela um tipo de onda – as ondas de Alfvén – que são bem conhecidas no Sol e que interagem entre si dissipando energia”, explica Alberto J. Castro-Tirado.
De acordo com o estudo agora publicado na Nature , as oscilações detectadas na erupção são consistentes com a emissão produzida pela interação entre as ondas de Alfvén, cuja energia é rapidamente absorvida pela crosta. Assim, em alguns milissegundos termina o processo de reconexão magnética e, portanto, também os pulsos detectados no GRB2001415, que desapareceram 3,5 milissegundos após a rajada principal. A análise do fenômeno permitiu estimar que o volume da erupção foi semelhante ou até maior que o da própria estrela de nêutrons.
A erupção foi detectada pelo instrumento ASIM, que está a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS). O ASIM, do qual a Universidade de Valência participa, foi o único dos sete telescópios capaz de registrar a fase principal da erupção em toda a sua gama de energia sem sofrer saturações. A equipe científica conseguiu resolver a estrutura temporal do evento, uma tarefa realmente complexa que envolveu mais de um ano de análise de apenas dois segundos durante os quais os dados foram coletados.
O Atmosphere Space Interactions Monitor (ASIM) é uma missão da ESA desenvolvida pela Dinamarca, Noruega e Espanha, que está em operação na ISS desde 2018 sob a supervisão dos pesquisadores Torsten Neubert (Universidade Técnica da Dinamarca), Nikolai Ostgaard (Universidade de Bergen, Noruega) e Víctor Reglero (Universitat de València, Espanha), que formam o ASIM Facility Science Team .
O objetivo do ASIM é monitorar os fenômenos violentos da atmosfera terrestre desde os raios ópticos aos raios gama a 40 MeV, atividade que o telescópio vem realizando desde junho de 2018, tendo já detectado 1.000 explosões de raios gama. “Dado que esses fenômenos são imprevisíveis, o ASIM decide de forma totalmente autônoma quando algo acontece e envia os dados para os diferentes centros do Science Data Center em Copenhague, Bergen e Valência”, explica Víctor Reglero.
A detecção de oscilações quasiperiódicas em GRB2001415 tem sido um desafio do ponto de vista da análise de sinais. “A dificuldade está na brevidade do sinal, cuja amplitude decai rapidamente e permanece embutida no ruído de fundo. E, por ser um ruído correlacionado, é difícil distinguir seu sinal”, explica Reglero. A inteligência do sistema que desenvolvemos na Universidade de Valência é o que permitiu, juntamente com técnicas sofisticadas de análise de dados, detectar esse fenômeno espetacular.
Embora essas erupções já tivessem sido detectadas em dois dos trinta magnetares conhecidos em nossa galáxia e em algumas outras galáxias próximas, GRB2001415 seria a erupção magnetar mais distante capturada até hoje, sendo encontrada no grupo de galáxias Sculptor a cerca de treze milhões de anos-luz “Visto em perspectiva, era como se o magnetar quisesse nos indicar sua existência a partir de sua solidão cósmica, cantando em kHz com a força de um Pavarotti de um bilhão de sóis”, diz Reglero.
De acordo com os autores do artigo agora publicado na Nature , esta erupção forneceu um componente crucial na compreensão de como as tensões magnéticas ocorrem dentro e ao redor de uma estrela de nêutrons. O monitoramento contínuo de magnetares em galáxias próximas ajudará a entender esse fenômeno e também abrirá caminho para uma melhor compreensão das rápidas rajadas de rádio, atualmente um dos fenômenos mais enigmáticos da astronomia.
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