Estrela de nêutrons superdensa é a mais rápida já vista

Pulsar de órbita mais rápida descoberto

A impressão deste artista mostra o companheiro veloz (à direita) enquanto corre ao redor do pulsar PSR J1311-3430 (à esquerda). A radiação gama energética emitida pelo pulsar aquece e, conseqüentemente, evapora o companheiro. O pulsar, que completa uma órbita a cada 93 minutos, é cercado por seu forte campo magnético (azul). (Crédito da imagem: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration / AEI)

Os astrônomos descobriram uma estrela ultradensa que orbita com uma companheira estelar moribunda uma vez a cada 93 minutos, tornando-a a estrela de órbita mais rápida de seu tipo.

O objeto veloz, uma espécie de estrela de nêutrons chamada pulsar de milissegundo, dispara pelo espaço a 13.000 km / h ou mais, disseram os pesquisadores. Seu companheiro leve - que o pulsar da 'viúva negra' está destruindo com uma barragem de radiação - é ainda mais rápido, girando em torno do centro de massa comum do sistema a 2,8 milhões de quilômetros por hora ou mais.



O pulsar, conhecido como PSR J1311-3430, e seu parceiro estão separados por apenas 320.000 milhas (520.000 quilômetros) - cerca de 1,4 vezes a distância da Terra à lua - tornando-os o par mais estreito conhecido.

Os cientistas localizaram o PSR J1311-3430 depois de vasculhar quatro anos de dados coletados pela NASA Telescópio espacial de raios gama Fermi . A descoberta marca a primeira vez que um pulsar de milissegundo (MSP) foi detectado apenas por meio de raios gama de alta energia, disseram os pesquisadores.

'A descoberta deste primeiro MSP a partir de pulsações diretas de raios gama abre a porta para a detecção de outros pulsares binários extremos,' autor do estudo Holger Pletsch, do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein) em Hanover, Alemanha, disse ao SPACE.com por e-mail. [As 10 coisas mais estranhas do espaço]

“Essas descobertas podem fornecer informações importantes sobre os processos de emissão do pulsar e a física da evolução binária próxima”, acrescentou Pletsch.

O incomum sistema de pulsar PSR J1311-3430 (magenta) é tão compacto que caberia completamente dentro do nosso sol. Esta representação esquemática mostra o sol, o companheiro

O incomum sistema de pulsar PSR J1311-3430 (magenta) é tão compacto que caberia completamente dentro do nosso sol. Esta representação esquemática mostra o sol, a órbita do companheiro e o companheiro em seu tamanho máximo possível fiel à escala; o pulsar foi muito ampliado em contraste.(Crédito da imagem: SDO / AIA (sol); AEI)

Super-spinners exóticos

Como outras estrelas de nêutrons, os pulsares se formam quando estrelas massivas morrem em explosões de supernovas e seus remanescentes colapsam em objetos compactos feitos apenas de nêutrons.

Quando uma massa tão grande quanto a do nosso Sol é compactada em um espaço do tamanho de uma cidade, o momento angular conservado faz com que a estrela de nêutrons resultante gire muito rapidamente e emita um raio de luz de alta energia que se espalha como o feixe de um farol.

O nome 'pulsar' deriva do fato de que esse feixe parece pulsar (porque os astrônomos veem o feixe apenas quando ele está apontado para a Terra). Os pulsares 'normais' giram entre 0,1 e 60 vezes por segundo, ou hertz, mas os pulsares de milissegundos podem girar a 700 hertz ou mais. [Top 10 Star Mysteries]

Pensa-se que os pulsares de milissegundos são acelerados pelo acréscimo de matéria de uma estrela companheira. Na verdade, a maioria dos pulsares de milissegundos descobertos até agora são encontrados em sistemas binários. O recém-descoberto PSR J1311-3430, localizado na constelação de Centaurus, não é exceção.

Pulsar de 'viúva negra'

Pletsch e seus colegas escolheram PSR J1311-3430's sinal de raios gama da pilha de dados que a Fermi vem coletando desde seu lançamento em 2008. Não foi fácil; foi necessário um algoritmo recém-criado e muito poder de computação para encontrar o pulsar, que gira 390 vezes por segundo.

'Demorou cerca de 5.000 dias de CPU para encontrar o pulsar', disse Pletsch. 'O custo de computação aqui aumenta com a 3ª potência da frequência de rotação do pulsar pesquisada. Começamos a pesquisar na frequência mais baixa e subimos. Este pulsar que encontramos gira em 390 Hz. Se tivéssemos que pesquisar até 700 Hz, por exemplo, a pesquisa exigiria cerca de 27.000 dias de CPU. '

O sinal de raios gama revelou muito sobre o pulsar e seu companheiro, que é presumivelmente outro remanescente estelar.

Por exemplo, a equipe determinou que o diâmetro do companheiro é inferior a 55.000 milhas (88.000 km), tornando-o menor que Júpiter. Mas o objeto estranho é pelo menos oito vezes mais massivo do que o planeta gigante, tornando o companheiro incrivelmente denso - cerca de 30 vezes mais denso que o nosso sol, na verdade.

Além disso, os pesquisadores foram capazes de calcular a extrema proximidade do pulsar com seu parceiro, o que tem consequências terríveis para o companheiro. A intensa radiação do PSR J1311-3430 está vaporizando seu pobre parceiro, fazendo com que o MSP seja o que os astrônomos chamam de pulsar de 'viúva negra', em homenagem à espécie de aranha em que a fêmea mata o macho logo após o acasalamento.

'A irradiação contínua do companheiro pelo MSP também pode levar à destruição completa do companheiro, implicando em um canal de produção para MSPs isolados, cuja formação ainda não está completamente compreendida', disse Pletsch.

Pletsch e seus colegas relatam seus resultados online hoje (25 de outubro) na revista Science.

Um mapa do céu de raios gama, criado usando quatro anos de dados coletados pela NASA

Um mapa do céu de raios gama, criado usando quatro anos de dados coletados pelo satélite Fermi da NASA. O código de cores exibe a intensidade da radiação gama detectada (baixa intensidade = azul, média intensidade = vermelho, alta intensidade = amarelo). O recém-descoberto pulsar de rádio PSR J1311-3430, uma forte fonte de raios gama, é marcado por um círculo verde.(Crédito da imagem: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration / AEI)

Encontrando mais hiper-spinners

Estudar o sistema PSR J1311-3430 pode ajudar os astrônomos a controlar melhor a formação e a evolução dos pulsares de milissegundos, disse Pletsch.

'Tais sistemas de pulsar (como o que encontramos) e seus parâmetros atuais são valiosos' fósseis 'de sua história evolutiva', disse ele. 'Freqüentemente, os testes mais robustos vêm de extremos. Uma vez que este binário MSP tem o período orbital mais curto conhecido, ele pode se tornar uma sonda chave para diferentes cenários evolutivos em estudos futuros. '

O novo método de pesquisa da equipe também pode ajudar os astrônomos a descobrir muitos mais pulsares de milissegundos, que historicamente têm sido muito difíceis de encontrar. Até agora, os cientistas detectaram suas emissões principalmente em comprimentos de onda de rádio, disseram os pesquisadores.

'A detecção direta de um MSP binário a partir de dados de raios gama abre novas possibilidades para pesquisas e estudos futuros desses fenômenos', disse Pletsch. 'Isso implica que outros MSPs, incluindo outros pulsares binários extremos, podem existir entre as fontes de raios gama brilhantes, ainda não identificadas, mas que são muito fracas ou obscurecidas por ventos companheiros densos para serem encontrados em pesquisas de rádio típicas.'

Siga o redator sênior de SPACE.com Mike Wall no Twitter @michaeldwall ou SPACE.com @Spacedotcom . Também estamos Facebook e Google+ .