O Observatório de Raios-X RXTE da NASA Reentra na Atmosfera Mas Deixa Um Enorme Legado Científico

O satélite RXTE, da NASA, reentrou na atmosfera terrestre,  no dia 30 de abril, de 2018. Em órbita por mais de 22 anos, o satélite operou de 1996 a 2012, proporcionando aos cientistas uma visão sem precedentes dos ambientes extremos ao redor das estrelas de nêutrons – também conhecidas como pulsares – e dos buracos negros.

A forte gravidade desses objetos pode puxar fluxos de gás de uma estrela companheira próxima e encurralá-lo em uma vasta zona de armazenamento chamada disco de acreção. O gás orbital fica aquecido por fricção e atinge temperaturas de milhões de graus – tão quente que emite raios-X. À medida que o gás espirala para dentro, poderosas rajadas, explosões e pulsações rápidas podem ocorrer no disco de acreção mais interno e nas superfícies das estrelas de nêutrons. Esses sinais de raios X variam em escalas de tempo de alguns segundos a menos de um milissegundo, fornecendo informações importantes sobre a natureza do objeto compacto.

“Observar esses fenômenos de raios-X com uma precisão de alta resolução principalmente no que diz respeito a estabelecer o tempo foi a especialidade da RXTE”, disse Jean Swank, um astrofísico emérito do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que serviu como cientista do projeto até 2010. “Durante o tempo em que o  RXTE ficou operacional, nenhum outro observatório forneceu essas medidas “.

O RXTE excedeu em muito seus objetivos científicos originais e deixa para trás um importante legado científico. Todos os dados da missão estão abertos ao público e são mantidos pelo High Energy Astrophysics Science Archive Research Center do Goddard.

“Os dados continuam sendo um tesouro para estudar objetos compactos, sejam pulsares e buracos negros de massa estelar em nossa própria galáxia ou buracos negros supermassivos nos núcleos de galáxias distantes”, disse Todd Strohmayer, do Goddard, que serviu como cientista do projeto RXTE de 2010 a o fim da missão. “Até agora, mais de 3.100 artigos publicados em periódicos, totalizando mais de 95.000 citações, incluem medidas RXTE.”

Observar como a matéria se comporta na vizinhança de um buraco negro ajuda os astrônomos a vislumbrar detalhes sobre a natureza da gravidade em si. Em 1997, o RXTE forneceu o que é amplamente considerado como a primeira evidência observacional de um efeito conhecido como “frame dragging”, um efeito previsto 79 anos antes pelos físicos austríacos Joseph Lense e Hans Thirring usando a teoria geral da relatividade de Einstein. Em sistemas binários onde os buracos negros extraem gás de uma estrela companheira normal, as rápidas oscilações de raios X rastreiam bolhas quentes de gás orbitando profundamente dentro do disco de acreção. Essas mudanças indicam que o disco interno oscila exatamente da maneira que a relatividade prediz. Como uma tigela de boliche girando em melaço, o buraco negro em rotação arrasta-se ao longo do espaço-tempo próximo – e, com ele, o disco de acreção interior.

O RXTE também mostrou que os buracos negros de massas extremamente diferentes produzem tipos similares de atividade de raios X, apenas em escalas de tempo variáveis, proporcionais às suas massas. Buracos negros de massa estelar passam por mudanças importantes em questão de horas, enquanto seus primos supermassivos, contendo milhões de massas solares, exibem mudanças semelhantes ao longo dos anos.

Apenas um pouco menos extremo do que um buraco negro é uma estrela de nêutrons, o núcleo esmagado de uma estrela massiva que ficou sem combustível nuclear, desmoronou sob seu próprio peso e explodiu como uma supernova. Cada um deles espreme mais do que a massa do Sol em uma bola de aproximadamente 20 quilômetros de diâmetro – aproximadamente na extensão da Ilha de Manhattan, em Nova York. Estrelas de nêutrons tipicamente possuem campos magnéticos de até 10 trilhões de vezes mais fortes que os da Terra. Os dados do RXTE ajudaram a estabelecer a existência de uma nova classe de estrelas de nêutrons com campos magnéticos mil vezes mais fortes. Chamados de magnetares, esses objetos possuem os campos magnéticos mais poderosos conhecidos no cosmos. De cerca de 2.600 estrelas de nêutrons agora catalogadas, apenas 29 são consideradas magnetares.

Na ausência do RXTE, o Neutron star Interior Composition da NASA, um instrumento instalado na Estação Espacial Internacional, em direção ao céu, continua o estudo de fontes de raios-X variáveis.

“O NICER é o sucessor do RXTE, com uma melhoria de ordem de grandeza na sensibilidade, resolução de energia e resolução de tempo”, disse Keith Gendreau, o investigador principal da missão, do Goddard. “A banda de raios X que o NICER observa sobrepõe-se ao extremo inferior do alcance do RXTE, o que significa que podemos aproveitar mais facilmente o seu longo registo de observação.”

A comunidade astronômica reconheceu a importância da pesquisa RXTE com cinco prêmios principais. Estes incluem quatro prêmios Bruno Rossi (1999, 2003, 2006 e 2009) da Divisão de Astrofísica de Alta Energia da American Astronomical Society e o Prêmio NWO Spinoza de 2004, o maior prêmio de ciências holandês da Organização Holandesa para Pesquisa Científica.

A missão foi lançada como XTE a bordo de um foguete Delta II 7920 em 30 de dezembro de 1995, da Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, na Flórida. Ele foi renomeado RXTE no início de 1996 para homenagear Bruno Rossi, um astrônomo do MIT e um pioneiro da astronomia de raios-X e física de plasma espacial que morreu em 1993. O RXTE transmitiu suas últimas observações científicas para a Terra em 4 de janeiro de 2012. No dia seguinte, os controladores em Goddard, que gerenciaram a missão, desligaram o satélite.

Fonte:

https://phys.org/news/2018-05-nasa-rossi-x-ray-explorer-scientific.html

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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