{"id":6861,"date":"2024-03-29T07:49:13","date_gmt":"2024-03-29T06:49:13","guid":{"rendered":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=6861"},"modified":"2024-03-29T07:49:14","modified_gmt":"2024-03-29T06:49:14","slug":"integral-avista-explosoes-gigantes-que-alimentam-jatos-de-uma-estrela-de-neutroes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2024\/03\/29\/integral-avista-explosoes-gigantes-que-alimentam-jatos-de-uma-estrela-de-neutroes\/","title":{"rendered":"Integral avista explos\u00f5es gigantes que alimentam jatos de uma estrela de neutr\u00f5es"},"content":{"rendered":"
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Esta impress\u00e3o de artista mostra como as explos\u00f5es nucleares numa estrela de neutr\u00f5es alimentam os jatos libertados das suas regi\u00f5es polares magn\u00e9ticas. Quando em \u00f3rbita com outra estrela, o intenso campo gravitacional da estrela de neutr\u00f5es pode “sugar” material da companheira pr\u00f3xima. O material rodopia em dire\u00e7\u00e3o ao objeto em colapso, rodeando-o, formando um disco e, por fim, mergulhando na superf\u00edcie. A gravidade que se abate sobre a superf\u00edcie da estrela de neutr\u00f5es comprime violentamente o material acumulado (constitu\u00eddo principalmente por hidrog\u00e9nio), provocando uma explos\u00e3o nuclear descontrolada. Isto, por sua vez, faz com que os jatos se intensifiquem subitamente e ejetem part\u00edculas para o espa\u00e7o a uma velocidade muito elevada.
Uma estrela de neutr\u00f5es que esteja a engolir material de uma companheira pr\u00f3xima \u00e9 uma poderosa fonte celeste de raios X e de ondas de r\u00e1dio. Os cientistas utilizaram instrumentos a bordo do sat\u00e9lite Integral da ESA e dos radiotelesc\u00f3pios ATCA (Australia Telescope Compact Array) da CSIRO para monitorizar um destes sistemas intrigantes durante muitas horas.
Pela primeira vez, observaram uma liga\u00e7\u00e3o clara entre as erup\u00e7\u00f5es de raios X e os picos no sinal de r\u00e1dio. Revelaram como a explos\u00e3o desencadeia um aumento do fluxo de material no jato que \u00e9 lan\u00e7ado para o espa\u00e7o a um-ter\u00e7o da velocidade da luz. Este resultado abre uma nova janela para investigar como os jatos se formam nas estrelas de neutr\u00f5es e noutros objetos celestes, e para estabelecer se existe uma liga\u00e7\u00e3o direta entre a velocidade de rota\u00e7\u00e3o de um objeto e a pot\u00eancia e velocidade dos seus jatos.
Cr\u00e9dito: Danielle Futselaar e Nathalie Degenaar, Instituto Anton Pannekoek, Universidade de Amesterd\u00e3o<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

O telesc\u00f3pio espacial de raios gama da ESA, Integral, desempenhou um papel decisivo na observa\u00e7\u00e3o de jatos de mat\u00e9ria expelidos para o espa\u00e7o a um-ter\u00e7o da velocidade da luz. A mat\u00e9ria e a energia foram libertadas quando ocorreram enormes explos\u00f5es na superf\u00edcie de uma estrela de neutr\u00f5es. Esta observa\u00e7\u00e3o in\u00e9dita provou ser “uma experi\u00eancia perfeita” para explorar jatos astrof\u00edsicos de todos os tipos.<\/p>\n\n\n\n

Os jatos s\u00e3o produzidos por muitos objetos astron\u00f3micos diferentes, mas o seu estudo \u00e9 dif\u00edcil. Estes fluxos de mat\u00e9ria s\u00e3o distantes e \u00e9 um desafio ver as suas caracter\u00edsticas. Isto torna extremamente dif\u00edcil o rastreio da mat\u00e9ria em movimento para assim compreender como o jato est\u00e1 a ser lan\u00e7ado e acelerado.<\/p>\n\n\n\n

No entanto, uma equipa internacional de astr\u00f3nomos, incluindo Thomas Russell, do INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica), Palermo, It\u00e1lia, apercebeu-se de que certos tipos de estrelas de neutr\u00f5es poderiam abrir uma nova via de investiga\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

As estrelas de neutr\u00f5es s\u00e3o “cad\u00e1veres” estelares supercompactos. Quando em \u00f3rbita com outra estrela, o intenso campo gravitacional da estrela de neutr\u00f5es pode acabar por puxar mat\u00e9ria da sua estrela companheira. Parte desta mat\u00e9ria acumulada \u00e9 ent\u00e3o expelida em jatos que se afastam ao longo do eixo de rota\u00e7\u00e3o da estrela de neutr\u00f5es, e o resto da mat\u00e9ria espirala para a estrela de neutr\u00f5es. A\u00ed, acumula-se como uma camada \u00e0 superf\u00edcie. \u00c0 medida que mais e mais material “chove” sobre a estrela de neutr\u00f5es, o campo gravitacional comprime-o at\u00e9 se iniciar uma explos\u00e3o nuclear descontrolada. Isto cria um evento catacl\u00edsmico conhecido como erup\u00e7\u00e3o de raios X de tipo I.<\/p>\n\n\n\n

A equipa pensou que esta s\u00fabita liberta\u00e7\u00e3o de mat\u00e9ria e energia, da superf\u00edcie da estrela de neutr\u00f5es, afetaria o jato e que poderiam medir esta perturba\u00e7\u00e3o \u00e0 medida que se propagava para longe. Se assim fosse, isso proporcionaria um novo e poderoso m\u00e9todo para estudar estes eventos violentos e energ\u00e9ticos. Atualmente, conhecemos cerca de 125 estrelas de neutr\u00f5es que se comportam desta forma.<\/p>\n\n\n\n

“Isto d\u00e1-nos basicamente uma experi\u00eancia perfeita”, diz Thomas. “Temos um impulso muito breve e de curta dura\u00e7\u00e3o de material extra que \u00e9 disparado para o jato e que podemos seguir \u00e0 medida que se desloca no jato para conhecer a sua velocidade”.<\/p>\n\n\n\n

\u00c0 ca\u00e7a<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Trata-se de uma medi\u00e7\u00e3o crucial porque, uma vez estudado um n\u00famero suficiente de estrelas de neutr\u00f5es em acre\u00e7\u00e3o, a velocidade do jato pode revelar o mecanismo de lan\u00e7amento dominante e mostrar se o jato \u00e9 alimentado por campos magn\u00e9ticos ancorados no material acretado ou na pr\u00f3pria estrela. A equipa identificou duas estrelas de neutr\u00f5es, denominadas 4U 1728-34 e 4U 1636-536, respetivamente, que mostraram um comportamento explosivo em raios-X. No entanto, na altura, apenas 4U 1728-34 era suficientemente brilhante, no r\u00e1dio, para realizar a experi\u00eancia com o detalhe necess\u00e1rio.<\/p>\n\n\n\n

Depois houve um problema pr\u00e1tico. Ao passo que as explos\u00f5es eram vis\u00edveis em raios X, o jato s\u00f3 emitia ondas de r\u00e1dio. Assim, a equipa precisava de coordenar as observa\u00e7\u00f5es radiotelesc\u00f3picas na Terra para que ocorressem em simult\u00e2neo com as do sat\u00e9lite Integral, que \u00e9 capaz de ver em raios X. Mas era imposs\u00edvel prever exatamente quando \u00e9 que uma destas explos\u00f5es ia acontecer.<\/p>\n\n\n

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Impress\u00e3o de artista de uma estrela de neutr\u00f5es. As linhas que ligam um polo ao outro representam o intenso campo magn\u00e9tico. As linhas que se prolongam para longe a partir dos polos representam os jatos que periodicamente s\u00e3o lan\u00e7ados para o espa\u00e7o.
Cr\u00e9dito: ESA<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

“Estas erup\u00e7\u00f5es repetem-se de duas em duas horas, mas n\u00e3o se pode prever exatamente quando v\u00e3o acontecer. Por isso, temos de olhar para o sistema durante muito tempo com os telesc\u00f3pios e esperar apanhar um par de explos\u00f5es”, diz Jakob van den Eijnden, membro da equipa, da Universidade de Warwick, Reino Unido.<\/p>\n\n\n\n

As observa\u00e7\u00f5es r\u00e1dio foram efetuadas durante tr\u00eas dias com o ATCA (Australia Telescope Compact Array) da CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation), registando um total de cerca de 30 horas de tempo de observa\u00e7\u00e3o entre os dias 3 e 5 de abril de 2021. O Integral observou a partir do espa\u00e7o. Foi a \u00fanica miss\u00e3o de alta energia capaz de manter esta longa vig\u00edlia. A sua \u00f3rbita grande e alongada permitia-lhe observar o objeto celeste durante muitas horas seguidas. No final das observa\u00e7\u00f5es, o Integral tinha captado 14 explos\u00f5es de raios X de 4U 1728-34, das quais 10 ocorreram quando a fonte era vis\u00edvel para o ATCA.<\/p>\n\n\n\n

Mas houve uma grande surpresa. “Com base no que t\u00ednhamos visto anteriormente nos dados de raios X, pens\u00e1vamos que a explos\u00e3o iria destruir o local onde o jato estava a ser lan\u00e7ado. Mas vimos exatamente o contr\u00e1rio: uma forte entrada no jato em vez de uma perturba\u00e7\u00e3o”, diz Nathalie Degenaar, membro da equipa, da Universidade de Amesterd\u00e3o, Pa\u00edses Baixos.<\/p>\n\n\n\n

Claramente, o mecanismo do jato era mais robusto do que se pensava. A capacidade de seguir a mat\u00e9ria extra injetada ao longo do jato, a comprimentos de onda do r\u00e1dio, permitiu \u00e0 equipa calcular que o material estava a ser lan\u00e7ado a uns incr\u00edveis 35-40% da velocidade da luz.<\/p>\n\n\n\n

“Nunca antes t\u00ednhamos sido capazes de antecipar e observar diretamente como uma certa quantidade de g\u00e1s era canalizada para um jato e acelerado para o espa\u00e7o”, diz Erik Kuulkers, membro da equipa e cientista da ESA.<\/p>\n\n\n\n

Um novo m\u00e9todo para estudar jatos<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Tendo agora provado que isto \u00e9 poss\u00edvel, a t\u00e9cnica permitir\u00e1 aos astr\u00f3nomos estudar muitas mais estrelas de neutr\u00f5es com erup\u00e7\u00f5es de raios X. Isto ajud\u00e1-los-\u00e1 a compreender e a relacionar o lan\u00e7amento de jatos com caracter\u00edsticas espec\u00edficas, tais como a rota\u00e7\u00e3o e a quantidade de g\u00e1s que cai na sua superf\u00edcie. Para quem estuda estes fen\u00f3menos, estas s\u00e3o as quest\u00f5es mais prementes. A sua resposta ter\u00e1 impacto nos estudos que v\u00e3o para al\u00e9m das estrelas de neutr\u00f5es, porque os jatos s\u00e3o criados por muitos objetos astron\u00f3micos.<\/p>\n\n\n\n

Desde estrelas rec\u00e9m-formadas a buracos negros supermassivos no centro das gal\u00e1xias, os jatos podem tamb\u00e9m ser produzidos por eventos catacl\u00edsmicos como explos\u00f5es de supernovas e explos\u00f5es de raios gama. Desempenham um papel importante em todo o Universo, desde o transporte de elementos ex\u00f3ticos sintetizados em explos\u00f5es c\u00f3smicas para o espa\u00e7o interestelar, at\u00e9 ao aquecimento de nuvens de g\u00e1s circundantes que alteram a forma e o local de forma\u00e7\u00e3o de novas estrelas.<\/p>\n\n\n\n

Uma vez que se pensa que todos os jatos astrof\u00edsicos s\u00e3o lan\u00e7ados de forma semelhante, nomeadamente pela intera\u00e7\u00e3o da mat\u00e9ria com campos magn\u00e9ticos em objetos celestes em rota\u00e7\u00e3o, os novos resultados ter\u00e3o grande aplicabilidade em muitos estudos do cosmos. “Este resultado abre uma janela completamente nova para a compreens\u00e3o da forma como os jatos astrof\u00edsicos s\u00e3o alimentados, em estrelas de neutr\u00f5es e tamb\u00e9m noutros objetos astron\u00f3micos produtores de jatos”, diz Erik.<\/p>\n\n\n\n

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