{"id":2653,"date":"2019-12-17T06:30:32","date_gmt":"2019-12-17T06:30:32","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=2653"},"modified":"2019-12-17T06:30:33","modified_gmt":"2019-12-17T06:30:33","slug":"nicer-fornece-as-melhores-medicoes-de-sempre-de-um-pulsar-primeiro-mapa-da-superficie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2019\/12\/17\/nicer-fornece-as-melhores-medicoes-de-sempre-de-um-pulsar-primeiro-mapa-da-superficie\/","title":{"rendered":"NICER fornece as melhores medi\u00e7\u00f5es de sempre de um pulsar, primeiro mapa da superf\u00edcie"},"content":{"rendered":"\n
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O NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) da NASA instalado na Esta\u00e7\u00e3o Espacial Internacional.
Cr\u00e9dito: NASA <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Os astrof\u00edsicos est\u00e3o a redesenhar a imagem acad\u00e9mica dos pulsares, os remanescentes densos e rodopiantes de estrelas mortas, gra\u00e7as ao NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) da NASA, um telesc\u00f3pio de raios-X a bordo da Esta\u00e7\u00e3o Espacial Internacional. Usando dados do NICER, os cientistas obtiveram as primeiras medi\u00e7\u00f5es precisas e confi\u00e1veis, tanto do tamanho de um pulsar quanto da sua massa, bem como o primeiro mapa de manchas quentes \u00e0 sua superf\u00edcie.<\/p>\n\n\n\n

O pulsar em quest\u00e3o, J0030+0451 (ou J0030 para abreviar), fica numa regi\u00e3o isolada do espa\u00e7o a 1100 anos-luz de dist\u00e2ncia na dire\u00e7\u00e3o da constela\u00e7\u00e3o de Peixes. Ao medir a massa e o tamanho do pulsar, o NICER revelou que as formas e os locais de “manchas quentes” com milh\u00f5es de graus, \u00e0 superf\u00edcie do pulsar, s\u00e3o muito mais estranhas do que se pensava.<\/p>\n\n\n\n

“Da sua posi\u00e7\u00e3o na Esta\u00e7\u00e3o Espacial, o NICER est\u00e1 a revolucionar a nossa compreens\u00e3o dos pulsares,” disse Paul Hertz, diretor da divis\u00e3o de astrof\u00edsica na sede da NASA em Washington. “Os pulsares foram descobertos h\u00e1 mais de 50 anos como far\u00f3is estelares que colapsaram em n\u00facleos densos, comportando-se como nada que vemos na Terra. Com o NICER, podemos investigar a natureza destes remanescentes densos de maneiras que pareciam imposs\u00edveis at\u00e9 agora.”<\/p>\n\n\n\n

Uma s\u00e9rie de artigos que analisam as observa\u00e7\u00f5es de J0030 pelo NICER s\u00e3o o foco de uma edi\u00e7\u00e3o da revista The Astrophysical Journal Letters e est\u00e3o dispon\u00edveis online.<\/p>\n\n\n\n

Quando uma estrela massiva morre, fica sem combust\u00edvel, colapsa sob o seu pr\u00f3prio peso e explode como uma supernova. Estas mortes estelares podem deixar para tr\u00e1s estrelas de neutr\u00f5es, que acumulam mais massa do que o nosso Sol numa esfera com o tamanho de uma cidade. Os pulsares, que s\u00e3o uma classe de estrela de neutr\u00f5es, giram centenas de vezes por segundo e varrem feixes energ\u00e9ticos a cada rota\u00e7\u00e3o. J0030 gira 205 vezes por segundo.<\/p>\n\n\n\n

Durante d\u00e9cadas, os cientistas tentaram descobrir exatamente como \u00e9 que os pulsares funcionam. No modelo mais simples, um pulsar possui um poderoso campo magn\u00e9tico em forma de im\u00e3. O campo \u00e9 t\u00e3o forte que rasga part\u00edculas da superf\u00edcie do pulsar e acelera-as. Algumas part\u00edculas seguem o campo magn\u00e9tico e atingem o lado oposto, aquecendo a superf\u00edcie e criando manchas quentes nos polos magn\u00e9ticos. Todo o pulsar brilha levemente em raios-X, mas as manchas quentes s\u00e3o mais brilhantes. \u00c0 medida que o objeto gira, estas manchas entram e saem da nossa vista como feixes de um farol, produzindo varia\u00e7\u00f5es extremamente regulares no brilho de raios-X do objeto. Mas os novos estudos de J0030 pelo NICER mostram que os pulsares n\u00e3o s\u00e3o t\u00e3o simples.<\/p>\n\n\n\n

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Simula\u00e7\u00e3o de uma poss\u00edvel configura\u00e7\u00e3o de um campo magn\u00e9tico quadripolar para um pulsar com manchas quentes somente no hemisf\u00e9rio sul.
Cr\u00e9dito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Usando observa\u00e7\u00f5es do NICER de julho de 2017 a dezembro de 2018, dois grupos de cientistas mapearam as manchas quentes de J0030 usando m\u00e9todos independentes e convergiram em resultados semelhantes para a sua massa e tamanho. Uma equipa liderada por Thomas Riley, estudante de doutoramento em astrof\u00edsica computacional, e a sua supervisora Anna Watts, professora de astrof\u00edsica da Universidade de Amesterd\u00e3o, determinaram que o pulsar tem cerca de 1,3 vezes a massa do Sol e 25,4 km de di\u00e2metro. Cole Miller, professor de astronomia na Universidade de Maryland, que liderou a segunda equipa, descobriu que J0030 tem aproximadamente 1,4 vezes a massa do Sol e \u00e9 um pouco maior, com 26 km de di\u00e2metro.<\/p>\n\n\n\n

“Quando come\u00e7\u00e1mos a estudar J0030, a nossa compreens\u00e3o de como simular pulsares estava incompleta, e ainda est\u00e1,” explicou Riley. “Mas gra\u00e7as aos dados detalhados do NICER, a ferramentas de c\u00f3digo aberto, a computadores de alto desempenho e ao excelente trabalho em equipa, temos agora uma estrutura para o desenvolvimento de modelos mais real\u00edsticos destes objetos.”<\/p>\n\n\n\n

Um pulsar \u00e9 t\u00e3o denso que a sua gravidade distorce o espa\u00e7o-tempo pr\u00f3ximo – o “tecido” do Universo, conforme descrito pela teoria geral da relatividade de Einstein – da mesma maneira que uma bola de bowling num trampolim estica a superf\u00edcie. O espa\u00e7o-tempo \u00e9 t\u00e3o distorcido que a luz no lado do pulsar voltado na dire\u00e7\u00e3o oposta \u00e0 Terra \u00e9 “dobrada” e redirecionada para n\u00f3s. Isto faz a estrela parecer maior do que \u00e9. O efeito tamb\u00e9m significa que as manchas quentes nunca podem desaparecer completamente \u00e0 medida que giram para o lado oposto da estrela. O NICER mede a chegada de cada raio-X de um pulsar a mais de cem nanossegundos, uma precis\u00e3o cerca de 20 vezes maior do que a dispon\u00edvel anteriormente, para que os cientistas possam tirar vantagem deste efeito pela primeira vez.<\/p>\n\n\n\n

“As medi\u00e7\u00f5es incompar\u00e1veis de raios-X do NICER permitiram-nos fazer os c\u00e1lculos mais precisos e confi\u00e1veis do tamanho de um pulsar at\u00e9 ao momento, com uma incerteza inferior a 10%,” disse Miller. “Toda a equipa do NICER deu uma contribui\u00e7\u00e3o importante \u00e0 f\u00edsica fundamental que \u00e9 imposs\u00edvel investigar em laborat\u00f3rios terrestres.”<\/p>\n\n\n\n

A perspetiva da Terra observa o hemisf\u00e9rio norte de J0030. Quando as equipas mapearam as formas e posi\u00e7\u00f5es das manchas de J0030, esperavam encontrar algo parecido \u00e0 imagem dos pulsares que temos nos livros. Ao inv\u00e9s, os cientistas identificaram at\u00e9 tr\u00eas “manchas” quentes, todas no hemisf\u00e9rio sul.<\/p>\n\n\n\n

Riley e colegas correram simula\u00e7\u00f5es usando c\u00edrculos sobrepostos de diferentes tamanhos e temperaturas para recriar os sinais de raios-X. A realiza\u00e7\u00e3o das suas an\u00e1lises no supercomputador nacional holand\u00eas Cartesius levou menos de um m\u00eas – mas seriam necess\u00e1rios cerca de 10 anos num computador normal. A sua solu\u00e7\u00e3o identifica duas manchas quentes, uma pequena e circular e a outra longa e em forma de crescente.<\/p>\n\n\n\n

O grupo de Miller realizou simula\u00e7\u00f5es semelhantes, mas com ovais de diferentes tamanhos e temperaturas, no supercomputador Deepthough2 da Universidade de Maryland. Encontraram duas configura\u00e7\u00f5es poss\u00edveis e igualmente prov\u00e1veis de manchas. Uma tinha duas ovais que se assemelham ao padr\u00e3o encontrado pela equipa de Riley. A segunda solu\u00e7\u00e3o acrescenta uma terceira mancha, mais fria, ligeiramente ao lado do polo rotacional sul do pulsar.<\/p>\n\n\n\n

As previs\u00f5es te\u00f3ricas anteriores sugeriam que as localiza\u00e7\u00f5es e formas das manchas quentes podiam variar, mas os estudos de J0030 s\u00e3o os primeiros a mapear estas caracter\u00edsticas \u00e0 superf\u00edcie. Os cientistas ainda est\u00e3o a tentar determinar a raz\u00e3o da organiza\u00e7\u00e3o e forma das manchas de J0030, mas, por enquanto, est\u00e1 claro que os campos magn\u00e9ticos dos pulsares s\u00e3o mais complicados do que o modelo tradicional de dois polos.<\/p>\n\n\n\n

O principal objetivo cient\u00edfico do NICER \u00e9 determinar com precis\u00e3o as massas e tamanhos de v\u00e1rios pulsares. Com esta informa\u00e7\u00e3o os cientistas ser\u00e3o finalmente capazes de decifrar o estado de mat\u00e9ria nos n\u00facleos das estrelas de neutr\u00f5es, mat\u00e9ria esmagada por tremendas press\u00f5es e densidades que n\u00e3o pode ser replicada na Terra.<\/p>\n\n\n\n

“\u00c9 not\u00e1vel, e tamb\u00e9m muito reconfortante, que as duas equipas tenham atingido semelhantes tamanhos, massas e padr\u00f5es de manchas quentes em J0030 usando diferentes abordagens de modelagem,” disse Zaven Arzoumanian, l\u00edder cient\u00edfico do NICER no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, EUA. “Diz-nos que o NICER est\u00e1 no caminho certo para ajudar a responder a uma pergunta duradoura na astrof\u00edsica: que forma assume a mat\u00e9ria nos n\u00facleos ultradensos das estrelas de neutr\u00f5es?”<\/p>\n\n\n\n

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