Investigadores anunciam a descoberta de um possível pulsar no centro da Via Láctea

Investigadores da Universidade de Columbia e da Breakthrough Listen, um programa de investigação científica que visa encontrar evidências de civilizações extraterrestres, publicaram novos resultados do levantamento BLGC (Breakthrough Listen Galactic Center), uma das mais sensíveis pesquisas no rádio jamais realizadas para pulsares na dinamicamente complexa região central da Via Láctea. O estudo, liderado pela Dra. Karen I. Perez, recém-doutorada em Columbia, foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

Os pulsares são estrelas de neutrões altamente magnetizadas que giram rapidamente e emitem feixes de ondas de rádio que atravessam a Terra como faróis cósmicos. Dado que os seus sinais são extremamente regulares, os pulsares podem ser usados como relógios cósmicos ultraprecisos para estudar a física em condições extremas. Espera-se que a região central da Via Láctea albergue uma grande população de pulsares, mas a sua deteção é excecionalmente difícil devido à forte dispersão interestelar e ao ambiente extremo da região. Os comprimentos de onda em rádio são adequados para estas pesquisas porque podem sondar regiões densas do Centro Galáctico que, de outra forma, são obscurecidas em comprimentos de onda óticos.

O Centro Galáctico, onde se encontra o buraco negro supermassivo Sagitário A* e densas populações estelares, apresenta oportunidades e desafios científicos únicos para a compreensão da dinâmica estelar, ambientes astrofísicos extremos e testes da teoria da Relatividade Geral de Einstein. Neste novo trabalho, a Dra. Perez e colaboradores realizaram mais de 20 horas de observações com o GBT (Green Bank Telescope), um observatório no estado norte-americano da Virgínia Ocidental, entre 2021 e 2023. Destas observações, 11 horas foram dedicadas aos 1,4 minutos de arco mais interiores do Centro Galáctico, resultando num dos mais profundos e sensíveis levantamentos de pulsares alguma vez realizados para esta região.

Este levantamento foi também um empreendimento computacionalmente intensivo. As observações individuais da região mais interior duraram 1-2 horas, cobriram quase 4 GHz de largura de banda com um tempo de amostragem de 44 microssegundos e cada uma produziu 3-8 terabytes de dados. O processamento destes dados exigiu recursos de computação em grande escala, incluindo o “cluster” de computação de alto desempenho da Universidade de Columbia, com alocações de memória elevadas e pesquisas paralelas em vários nós de computação.

O levantamento identificou um intrigante candidato a pulsar de 8,19 milissegundos. Dadas as potenciais implicações de tal descoberta, está em curso a análise de extensas observações de acompanhamento.

“O nosso levantamento é um dos mais sensíveis alguma vez realizados na direção do Centro Galáctico”, disse Perez. “Deveríamos ter sido sensíveis a cerca de 10% dos pulsares de milissegundo e a 50% dos lentos pulsares canónicos, assumindo que a população de pulsares no Centro Galáctico se assemelha à da Via Láctea em geral. Apesar desta sensibilidade, detetámos apenas um único candidato – denominado BLPSR (Breakthrough Listen Pulsar) – que permanece sob investigação ativa”.

Na ausência de quaisquer influências externas, os sinais de um pulsar chegam aos telescópios com uma regularidade extraordinária, pelo que podem ser considerados relógios muito precisos com um comportamento altamente previsível. Os pulsares de milissegundo, em particular, exibem um comportamento extremamente estável, semelhante ao de um relógio, devido à sua rotação muito rápida. “Qualquer influência externa num pulsar, como a atração gravitacional de um objeto massivo, introduziria anomalias nesta chegada constante de sinais, que podem ser medidas e modeladas”, disse o Dr. Slavko Bogdanov, investigador do Laboratório de Astrofísica de Columbia. “Além disso, quando os sinais viajam perto de um objeto muito massivo, podem ser distorcidos e sofrer atrasos temporais devido à deformação do espaço-tempo, tal como previsto pela Teoria Geral da Relatividade de Einstein”. Uma vez que o buraco negro central da nossa Galáxia tem uma massa cerca de 4 milhões de vezes superior à massa do nosso Sol, exerce uma forte influência sobre os seus arredores.

Detetar, confirmar e medir cuidadosamente a chegada do sinal de um pulsar numa órbita próxima de Sagitário A* permitiria, portanto, testes sem precedentes da Relatividade Geral, incluindo medições de precisão do espaço-tempo em torno de um buraco negro supermassivo. Uma tal descoberta revolucionaria a física e continua a ser um grande objetivo de longa data da investigação do Centro Galáctico. Ao mesmo tempo, a escassez de deteções neste levantamento levanta questões fundamentais sobre a verdadeira população de pulsares e sobre o ambiente complexo do Centro Galáctico.

“Este levantamento foi realizado como parte da pesquisa mais profunda da Breakthrough Listen para tecnoassinaturas”, disse o Dr. Vishal Gajjar, astrónomo do Instituto SETI.

As tecnoassinaturas são sinais que podem indicar a presença de tecnologia avançada para além da Terra. “A observação ao longo da linha de visão com a maior densidade estelar não só permite as mais fortes restrições de tecnoassinaturas até à data nesta direção, como também apoia a valiosa ciência complementar, desde estudos da população de pulsares até à procura de matéria escura”.

Para maximizar o impacto na comunidade, o programa Breakthrough Listen está a divulgar publicamente as observações, permitindo aos investigadores de todo o mundo realizar análises independentes e seguir casos científicos complementares. “O programa Breakthrough Listen é um dos maiores esforços de pesquisa de tecnoassinaturas alguma vez realizados pela humanidade”, disse Steve Croft, cientista do projeto GBT no âmbito do programa Breakthrough Listen. “Ao disponibilizar abertamente estas observações do Centro Galáctico, pretendemos alargar o seu impacto científico muito para além da procura original de tecnoassinaturas”.

Espera-se que as futuras instalações rádio de próxima geração, como o ngVLA (next-generation Very Large Array) e o SKA (Square Kilometre Array), forneçam a sensibilidade e a resolução necessárias para descobrir esta esquiva população de pulsares e investigar a física extrema do Centro Galáctico.

“Estamos ansiosos por ver o que as observações de seguimento podem revelar sobre este candidato a pulsar”, disse a Dra. Perez. Se confirmado, poderá ajudar-nos a compreender melhor a nossa Galáxia e a Relatividade Geral como um todo”.

// Breakthrough Listen (comunicado de imprensa)
// Universidade de Columbia (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)

Saiba mais:

Pulsares:
Wikipedia
Pulsar de milissegundo (Wikipedia)

Estrelas de neutrões:
Wikipedia
Universidade de Maryland

Centro Galáctico:
Wikipedia

GBT (Green Bank Telescope):
Página principal
Wikipedia