Um Caranguejo no Espaço

Por: Ned Oliveira

O ano de 2019 marca o 20 º aniversário do lançamento do Observatório de Raios-X Chandra da NASA, ele foi lançado ao espaço no dia 23 de Julho de 1999.

A Nebulosa do Caranguejo foi um dos primeiros objetos que Chandra examinou com sua visão de raio X afiada, e tem sido alvo frequente do telescópio desde então.

Há muitas razões pelas quais a Nebulosa do Caranguejo é um objeto bem estudado.

Por exemplo, é um dos poucos casos em que há fortes evidências históricas para quando a estrela explodiu. Ter essa linha de tempo definitiva ajuda os astrônomos a entender os detalhes da explosão e suas consequências.

No caso do Caranguejo, observadores em vários países relataram a aparição de uma “nova estrela” em 1054 na direção da constelação de Touro.

Muito se tem aprendido sobre a Nebulosa Caranguejo nos séculos desde então.

Hoje, os astrônomos sabem que a Nebulosa do Caranguejo é alimentada por uma estrela de nêutrons de alta velocidade, altamente magnetizada, um pulsar, que se formou quando uma estrela massiva esgotou seu combustível e colapsou.

A combinação de rotação rápida e um campo magnético forte na Nebulosa do Caranguejo gera um campo eletromagnético intenso que cria jatos de matéria e anti-matéria que se afasta dos pólos norte e sul do pulsar e um vento intenso que flui na direção equatorial .

A imagem mais recente da Nebulosa do Caranguejo é um composto com raios X de Chandra (azul e branco), o Telescópio Espacial Hubble da NASA (roxo) e o Telescópio Espacial Spitzer da NASA (rosa).

A extensão dos raios-X nesta imagem é menor do que as demais porque os elétrons extremamente energeticos que emitem raios-X irradiam sua energia mais rapidamente do que os elétrons de baixa energia que emitem luz óptica e infravermelha.

Este novo componente acrescenta a um legado científico, que abrange quase duas décadas, entre Chandra e a Nebulosa do Caranguejo.

Aqui está uma amostra dos muitos insights que os astrônomos ganharam sobre este famoso objeto usando Chandra e outros telescópios.

1999:
Algumas semanas depois de ser implantado em órbita do Space Shuttle Columbia durante o verão de 1999, Chandra observou a Nebulosa do Caranguejo. Os dados de Chandra revelaram características na Nebulosa do Caranguejo nunca antes visto, incluindo um anel brilhante de partículas de alta energia ao redor do coração da nebulosa.
http://chandra.harvard.edu/photo/1999/0052/

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2002:
A natureza dinâmica da Nebulosa do Caranguejo foi vividamente revelada em 2002, quando os cientistas produziram vídeos com base em observações coordenadas de Chandra e Hubble feitas ao longo de vários meses. O anel brilhante observado anteriormente consiste em cerca de duas dúzias de nós que se formam, iluminam e desvanecem-se, agitam-se e, ocasionalmente, sofrem explosões que originam nuvens em expansão de partículas, mas permanecem aproximadamente no mesmo local.

Esses nós são causados ??por uma onda de choque, semelhante a um boom sônico, onde partículas em movimento rápido do pulsar estão batendo no gás circundante. As marcas brilhantes originadas neste anel estão se movendo para fora a metade da velocidade da luz para formar um segundo anel de expansão mais distante do pulsar.
http://chandra.harvard.edu/photo/2002/0052/

2006:
Em 2003, o telescópio espacial Spitzer foi lançado e o telescópio infravermelho espacial se juntou ao Hubble, Chandra e ao Observatório de raios gama Compton e completou o desenvolvimento do programa “Great Observatory” da NASA. Alguns anos depois, o primeiro composto do Caranguejo com dados de Chandra (azul claro), Hubble (verde e azul escuro) e Spitzer (vermelho) foi lançado.
http://chandra.harvard.edu/photo/2006/crab/

2008:
Como Chandra continuou a fazer observações do Caranguejo, os dados forneceram uma imagem mais clara do que estava acontecendo nesse objeto dinâmico. Em 2008, os cientistas relataram pela primeira vez uma visão do limite fraco da nebulosa do vento pulsar da Nebulosa do Caranguejo (ou seja, um casulo de partículas de alta energia que circundam o pulsar).

Os dados mostraram estruturas que os astrônomos chamavam de “dedos”, “loops” e “baías”. Essas características indicaram que o campo magnético da nebulosa e os filamentos de matéria refrigerante estão controlando o movimento dos elétrons e positrons.  As partículas podem se mover rapidamente ao longo do campo magnético e viajar vários anos luz antes de irradiar sua energia. Em contraste, eles se movem muito mais lentamente perpendiculares ao campo magnético e viajam apenas a uma curta distância antes de perder sua energia.
http://chandra.harvard.edu/photo/2008/crab/

2011:
Filmes de lapso de tempo dos dados Chandra do Caranguejo foram ferramentas poderosas para mostrar as variações dramáticas na emissão de raios-X perto do pulsar. Em 2011, as observações de Chandra, obtidas entre setembro de 2010 e abril de 2011, foram obtidas para identificar a localização de incêndios de raios gama notáveis ??observados pelo Observatório de Rayos Gama Fermi da NASA e pelo satélite AGILE da Itália. Os observadores de raios gama não conseguiram localizar a fonte das chamas dentro da nebulosa, mas os astrônomos esperavam que Chandra, com suas imagens de alta resolução, faria.

Duas observações de Chandra foram feitas quando surgiram fortes espirais de raios gama, mas nenhuma evidência clara foi observada para flares correlacionados nas imagens de Chandra. Apesar dessa falta de correlação, as observações de Chandra ajudaram os cientistas a adotar uma explicação sobre as chamas de raios gama. Embora outras possibilidades permaneçam, Chandra forneceu evidências de que partículas aceleradas produziram os alargamentos de raios gama.
http://chandra.harvard.edu/photo/2011/crab/

2014:
Para comemorar o 15º aniversário do lançamento de Chandra, foram lançadas várias novas imagens de remanescentes de supernova, incluindo a Nebulosa de Caranguejo. Esta era uma imagem de “três cores” da Nebulosa de Caranguejo, onde os dados de raios-X foram divididos em três bandas de energia diferentes. Nesta imagem, os raios-X de menor energia que Chandra detecta são de vermelho, o alcance médio é verde e os raios-X de maior energia do Caranguejo são de cor azul. Observe que a extensão dos raios X de energia mais alta na imagem é menor do que as demais. Isso ocorre porque os elétrons mais enérgicos responsáveis ??pelas raios X de energia mais altas irradiam sua energia mais rapidamente do que os elétrons de baixa energia.
http://chandra.harvard.edu/photo/2014/15year/

2017:
Com base nas imagens de comprimento múltiplo do Caranguejo do passado, uma visão altamente detalhada da Nebulosa do Caranguejo foi criada em 2017 usando dados de telescópios que abrangem quase toda a largura do espectro eletromagnético. As ondas de rádio da matriz muito grande Karl G. Jansky (vermelho), dados ópticos Hubble (verde), dados infravermelhos do Spitzer (amarelo) e dados de raios X de XMM-Newton (azul) e Chandra (roxo) produziram um espectacular nova imagem do Caranguejo.
http://chandra.harvard.edu/photo/2017/crab/

Créditos: raio-X: NASA / CXC / SAO; Óptica: NASA / STScI;Infravermelho: NASA-JPL-Caltech

Fonte: https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/images/a-crab-walks-through-time.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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