Encontrado o elo perdido dos Pulsares Aranha

Por Academia Chinesa de Ciências 29 de agosto de 2023

Imagem de M71E (o pulsar binário à direita da figura), FAST (parte inferior da figura) e do aglomerado globular M71 (fundo). Crédito: ScienceApe/CAS/NAOC

Scientists from the Chinese Academy of Sciences’ National Astronomical Observatories (NAOC), along with their international partners, used the Five-hundred-meter Spherical radio Telescope (FAST) to identify a binary pulsarFirst observed at radio frequencies, a pulsar is a rotating neutron star that emits regular pulses of radiation. Astronomers developed three categories for pulsars: accretion-powered pulsars, rotation-powered pulsars, and nuclear-powered pulsars; and have since observed them at X-ray, optical, and gamma-ray energies." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> sistema pulsar com período orbital de 53 minutos. Este sistema recém-descoberto, conhecido como PSR J1953+1844 ou M71E, preenche uma lacuna anteriormente existente na nossa compreensão dos estágios evolutivos dos sistemas de pulsares de aranha.

As descobertas foram publicadas recentemente na revista Nature.

O primeiro pulsar foi descoberto em 1967. Até agora, foram encontrados cerca de 3.000 desses objetos fascinantes, que giram regular e rapidamente como piões no céu.

Alguns pulsares estão localizados em sistemas binários, orbitando estrelas companheiras. Se as duas estrelas estiverem próximas, o pulsar engolirá material da estrela companheira para continuar girando. No início, a estrela companheira é pesada. Mas à medida que o pulsar “devora” a sua estrela companheira, as duas estrelas aproximam-se e orbitam uma à outra com velocidade crescente. Em contraste, à medida que a estrela perde massa e fica mais leve, o pulsar não consegue continuar a saquear e, assim, empurra a estrela companheira para longe. Como resultado, a velocidade orbital do pulsar diminui.

Esse comportamento, que lembra aranhas fêmeas comendo aranhas machos, inspirou os astrônomos a nomear os objetos nesses dois estágios com nomes de aranhas redback e viúva negra, respectivamente. Eles são conhecidos coletivamente como pulsares de aranha.

A evolução do redback à viúva negra leva muito tempo, até centenas de milhões de anos. Anteriormente, apenas sistemas de pulsares binários nos estados redback e viúva negra tinham sido detectados, sem estados intermediários ainda encontrados. A razão é que o período orbital do pulsar intermediário previsto por esta teoria seria muito curto e a distância entre as duas estrelas seria muito próxima, colocando assim desafios para a observação. Por esta razão, a teoria da evolução dos sistemas de pulsares de aranha do redback à viúva negra não foi totalmente comprovada.

Agora, porém, a possibilidade deste caminho evolutivo foi confirmada pelo FAST, o maior e mais sensível radiotelescópio do mundo. A equipa de investigação utilizou a observação de longo prazo do FAST para detectar um sistema de pulsar aranha cuja duração orbital é a mais curta alguma vez descoberta – apenas 53 minutos. Com base em várias indicações durante a observação, os pesquisadores determinaram que o sistema estava em um estado intermediário no caminho evolutivo do redback à viúva negra, preenchendo assim o elo perdido na teoria da evolução do pulsar aranha.

“O orbital do binário está quase de frente – tal sistema é extremamente raro. O FAST o encontrou no vasto mar de estrelas usando suas capacidades de detecção extremamente altas. Isto preencheu a lacuna na evolução dos sistemas de pulsares aranhas e reflete a sensibilidade sem precedentes do [FAST]”, disse JIANG Peng do NAOC, co-autor correspondente do estudo.

Os revisores da Nature descreveram o resultado como um “sistema binário de pulsar muito interessante. Esta descoberta encurta o recorde do período orbital mais curto de um sistema binário de pulsares em cerca de 30%, indicando um processo novo e desconhecido na evolução dos pulsares aranhas.”

Referência: “Um pulsar binário em uma órbita de 53 minutos” por Z. Pan, JG Lu, P. Jiang, JL Han, H.-L. Chen, ZW Han, K. Liu, L. Qian, RX Xu, B. Zhang, JT Luo, Z. Yan, ZL Yang, DJ Zhou, PF Wang, C. Wang, MH Li e M. Zhu, 20 de junho de 2023 , Natureza.DOI: 10.1038/s41586-023-06308-w