Os cientistas têm inquirido, ao longo das últimas duas décadas, acerca de um padrão listrado, brilhante e distinto, observado no rádio, que emana do Pulsar do Caranguejo, o remanescente de uma supernova observada por astrónomos chineses e japoneses no ano de 1054.

Em 2024, um astrofísico teórico contemporâneo da Universidade do Kansas publicou um trabalho que resolveu em grande parte o mistério do padrão zebrado, mas agora ele aprimorou a sua análise, descobrindo que os efeitos de lente gravitacional são a última peça do quebra-cabeça destas listras.

"A gravidade altera a forma do espaço-tempo", disse Mikhail Medvedev, professor de física e astronomia da Universidade do Kansas, que apresentará as suas descobertas na Cimeira Global de Física 2026 da Sociedade Americana de Física, a decorrer de 15 a 20 de março em Denver, no estado norte-americano do Colorado.

Um artigo científico relacionado acaba de ser publicado na revista científica Journal of Plasma Physics.

"A luz não viaja em linha reta num campo gravitacional porque o próprio espaço é curvo", disse. "O que seria reto num espaço-tempo plano torna-se curvo na presença de forte gravidade. Nesse sentido, a gravidade atua como uma lente no espaço-tempo curvo".

De acordo com Medvedev, embora as lentes gravitacionais tenham sido amplamente discutidas no contexto dos buracos negros, este é o único caso em que os astrónomos observam um "braço de ferro" entre o plasma e a gravidade que moldam o sinal observado.

"Nas imagens dos buracos negros, apenas a gravidade molda a estrutura", afirmou. "No Pulsar do Caranguejo, tanto a gravidade como o plasma atuam em conjunto. Isto representa a primeira aplicação real deste efeito combinado".

Relativamente próximo em termos astronómicos, o Pulsar do Caranguejo está centrado na Nebulosa do Caranguejo, localizada no Braço de Perseu da Via Láctea - a apenas cerca de 6500 anos-luz da Terra, com boa linha de visão. Por estar próximo e ser facilmente observável, o estudo da Nebulosa do Caranguejo e do Pulsar do Caranguejo dá aos astrónomos uma visão sobre nebulosas, supernovas e estrelas de neutrões em geral.

"Há um padrão notável no espetro do Pulsar", disse Medvedev. Ao contrário dos espetros amplos comuns - como a luz solar, que contém uma gama contínua de cores -, o interpulso de alta frequência do Caranguejo mostra bandas espetrais discretas. Se fosse um arco-íris, seria como se aparecessem apenas 'cores' específicas, sem nada entre elas".

A maioria das emissões de rádio dos pulsares são espectralmente mais amplas e ruidosas, não apresentando bandas tão nítidas como as do Pulsar do Caranguejo.

"As listras são absolutamente distintas, com escuridão total entre elas", disse Medvedev. "Há uma faixa brilhante, depois nada, faixa brilhante, nada. Nenhum outro pulsar apresenta este tipo de estriação. Essa característica única tornou o Pulsar do Caranguejo especialmente interessante - e desafiante - de compreender".

Embora o modelo anterior de Medvedev pudesse reproduzir as listras, o alto contraste das faixas realmente observadas no Pulsar do Caranguejo não podia ser explicado. De facto, a sua pesquisa determinou recentemente que a matéria de plasma do Pulsar do Caranguejo causa difração nos pulsos eletromagnéticos, em grande parte responsáveis pelo singular padrão zebra da estrela de neutrões.

Mas agora Medvedev incluiu a teoria da gravidade de Einstein na equação, descobrindo que desempenha um papel fundamental no padrão zebra do Pulsar do Caranguejo.

"O modelo teórico anterior conseguia reproduzir as listras, mas não com o contraste observado. A inclusão da gravidade fornece a peça que faltava", afirmou Medvedev. "O plasma na magnetosfera do pulsar pode ser considerado uma lente, mas uma lente desfocada. A gravidade, por outro lado, atua como uma lente focada. O plasma tende a espalhar os raios de luz; a gravidade puxa-os para dentro. Quando estes dois efeitos se sobrepõem, existem trajetórias específicas em que se compensam mutuamente".

O investigador afirmou que a combinação de um plasma magnetosférico desfocado e uma gravidade focada cria bandas de interferência em fase e fora de fase nas ondas de rádio que aparecem como as listras zebradas do Pulsar do Caranguejo.

"Por simetria, existem pelo menos duas trajetórias para a luz", afirmou. "Quando dois percursos quase idênticos trazem luz ao observador, eles formam um interferómetro. Os sinais combinam-se. Em algumas frequências, reforçam-se mutuamente (em fase), produzindo faixas brilhantes. Noutras, cancelam-se (fora de fase), produzindo escuridão. Essa é a essência do padrão de interferência".

Medvedev disse que está satisfeito porque o mecanismo do padrão de zebra observado foi agora quase totalmente explicado.

"Parece haver pouca física adicional necessária para explicar as listras qualitativamente", disse Medvedev. "Quantitativamente, pode haver melhorias. Por exemplo, o tratamento atual inclui a gravidade numa aproximação estática de ordem mais baixa. O pulsar está a girar, e incluir efeitos rotacionais poderia introduzir mudanças quantitativas, embora não qualitativas".

O investigador disse que o trabalho pode permitir aos cientistas investigar objetos gravitacionais giratórios de forma mais direta. Além disso, a nova compreensão pode levar a uma nova visão dos pulsares em geral, que são pequenos e difíceis de representar visualmente. Também apresenta um campo de teste único para a teoria e simulações dos pulsares. O modelo também pode ser uma ferramenta sensível para a distribuição de matéria em torno de estrelas de neutrões e, possivelmente, até mesmo investigar o seu interior através dos seus efeitos gravitacionais.

// Universidade do Kansas (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Journal of Plasma Physics)

Quer saber mais?

Pulsar do Caranguejo:
Wikipedia

Pulsares:
Wikipedia

Estrelas de neutrões:
Wikipedia
Universidade de Maryland

Nebulosa do Caranguejo:
SEDS
Wikipedia
SN 1054 (Wikipedia)

Supernova:
Wikipedia
Supernova do Tipo II (Wikipedia)

Lentes gravitacionais:
Wikipedia