Pesquisadores usando o Telescópio Espacial de Raios-Gamma Fermi, da NASA descobriram o primeiro pulsar de raios-gamma em outra galáxia que não seja a nossa. O objeto determinou um novo recorde, como sendo o pulsar de raios-gamma mais luminoso já conhecido.
O pulsar localiza-se nos subúrbios da Nebulosa da Tarântula, na Grande Nuvem de Magalhães, uma pequena galáxia que orbita a nossa Via Láctea e está localizado a 163000 anos-luz de distância. A Nebulosa da Tarântula é a maior, mais ativa e mais complexa região de formação de estrelas nas vizinhanças da nossa galáxia. Nela, foi identificada uma brilhante fonte de raios-gamma, a forma de mais alta energia da luz, no início da missão do Fermi. Os astrônomos inicialmente atribuíram esse brilho à colisão de partículas subatômicas aceleradas em ondas de choques produzidas por explosões de supernovas.
“Agora é claro que um único pulsar, o PSR J0540-6919, é responsável por aproximadamente metade do brilho de raios-gamma que nós originalmente pensávamos vir da nebulosa”, disse o principal cientista Pierrick Martin, um astrofísico no National Center for Scientific Research (CNRS) e do Research Institute in Astrophysics and Planetology em Tolouse, na França. “Essa é uma genuína surpresa”.
Quando uma estrela massiva explode como supernova, o núcleo da estrela pode sobreviver como uma estrela de nêutrons, onde a massa de meio milhão de Terras está comprimida numa bola magnetizada não maior que uma cidade. Uma estrela de nêutrons jovem gira dezenas de vezes por segundo, e o seu campo magnético girando rapidamente energiza feixes de ondas de rádio, de luz visível, raios-X e raios-gamma. Se os feixes passam pela Terra, os astrônomos observam um pulso regular de emissão e assim, o objeto é classificado como um pulsar.
A Nebulosa da Tarântula foi conhecida por abrigar dois pulsares, o PSR J0540-6919 (J0540 de maneira abreviada), e o PSR J0537-6910 (J0537), que foram descobertos com a ajuda dos satélites Einstein e o Rossi X-Ray Timing Explorer (RXTE) da NASA, respectivamente. O J0540 gira a cerca de 20 vezes por segundo, enquanto que o J0537 gira a cerca de 62 vezes por segundo – o pulsar jovem de período de rotação mais rápido conhecido.
No entanto, levou mais de seis anos de observações feitas pelo Large Area Telescope, o LAT, do Fermi, bem como uma completa reanálise de todos os dados do LAT, num processo chamado de Pass 8, para detectar pulsações de raios-gamma do J0540. Os dados do Fermi estabeleceram os limites superiores para os pulsos dos raios-gamma do J0537, mas ainda não detectaram.
Martin e seus colegas apresentaram essas descobertas num artigo publicado na edição de 13 de Novembro de 2015 da revista Science.
“Os pulsos de raios-gamma do J0540 têm 20 vezes a intensidade do antigo detentor do recorde, o pulsar na famosa Nebulosa do Caranguejo, com níveis similares de emissões de ondas de rádio, de luz óptica e de raios-X”, disse o coautor Lucas Guillemot, no Laboratory for Physics and Chemistry of Environment and Space, operado pelo CNRS e pela Universidade de Orléans na França. “Levando em consideração essas diferenças poderemos ser guiados para melhor entender a física extrema que trabalha nos pulsares jovens”.
O J0540 é um caso raro de se encontrar, com uma idade de aproximadamente 1700 anos, cerca de duas vezes a idade do pulsar da Nebulosa do Caranguejo. Em contraste, a maioria dos mais de 2500 pulsares conhecidos, tem idades de 10000 a centenas de milhões de anos.
Apesar da luminosidade do J0540, poucos raios-gamma atingiram o LAT para detectar as pulsações sem conhecer o período com antecipação. Essa informação veio de uma campanha de monitoramento de longo prazo de raios-X feitas pelo RXTE, que registrou ambos pulsares do início da missão do Fermi até o final de 2011, quando as operações do RXTE pararam.
“Essa campanha começou como uma pesquisa para um pulsar criado pela SN 1987A, a supernova mais próxima já observada desde a invenção do telescópio”, disse Francis Marshall, coautor do artigo, um astrofísico no Goddard Space Flight Center da NASA, em Greenbelt, Maryland. “Essa pesquisa falhou, mas ela descobriu o J0537”.
Antes do lançamento do Fermi em 2008, somente sete pulsares de raios-gamma eram conhecidos. Até a data, a missão já encontrou mais de 160.
O Telescópio Espacial de Raios-Gamma Fermi da NASA é uma parceria de astrofísica e de física de partículas, foi desenvolvido em colaboração com o Departamento Norte-Americano de Energia, e com importante contribuições de instituições acadêmicas e parceiros na Françca, Alemanha, Itália, Japão, Suécia e Estados Unidos.
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