Os pulsares são os cadáveres em rotação rápida de estrelas massivas. Um desses mistérios: por que os pulsares têm pontos de acesso de milhões de graus em torno de seus pólos? Novos dados do observatório de raios-X XMM-Newton da ESA lançaram dúvidas sobre a teoria de que partículas carregadas estão colidindo com a superfície do pulsar em seus polos. O XMM-Newton não conseguiu ver as emissões de raios-X em vários pulsares antigos que deveriam ter sido muito brilhantes se as partículas estivessem colidindo continuamente.
A super sensibilidade do observatório de raios-X XMM-Newton da ESA mostrou que a teoria predominante de como cadáveres estelares, conhecidos como pulsares, geram suas necessidades de raios-X. Em particular, a energia necessária para gerar os pontos quentes polares de milhões de graus vistos nas estrelas de nêutrons em arrefecimento pode vir predominantemente de dentro do pulsar, e não de fora.
Trinta e nove anos atrás, os astrônomos de Cambridge Jocelyn Bell-Burnell e Anthony Hewish descobriram os pulsares. Esses objetos celestes são os núcleos giratórios fortemente magnetizados de estrelas mortas, cada uma com apenas 20 quilômetros de diâmetro e contendo aproximadamente 1,4 vezes a massa do Sol. Ainda hoje, eles deixam os astrônomos perplexos em todo o mundo.
"A teoria de como os pulsares emitem sua radiação ainda está em sua infância, mesmo depois de quase quarenta anos de trabalho", diz Werner Becker, Instituto Max-Planck para o extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha. Existem muitos modelos, mas nenhuma teoria aceita. Agora, graças às novas observações de XMM-Newton, Becker e colegas podem ter encontrado uma peça crucial do quebra-cabeça que ajudará os teóricos a explicar por que as estrelas de nêutrons resfriadas têm pontos quentes em suas regiões polares.
Estrelas de nêutrons são formadas com temperaturas acima de bilhões (1012 K) de graus durante o colapso de estrelas massivas. Assim que nascem, começam a esfriar. Como eles esfriam deve depender das propriedades físicas da matéria superdensa dentro deles.
Observações com satélites de raios-X anteriores mostraram que os raios-X das estrelas de nêutrons de refrigeração vêm de três regiões do pulsar. Em primeiro lugar, toda a superfície é tão quente que emite raios-X. Em segundo lugar, existem partículas carregadas nos arredores magnéticos do pulsar que também emitem raios X à medida que se movem para fora, ao longo das linhas do campo magnético. Em terceiro lugar, e crucialmente para esta investigação mais recente, os pulsares mais jovens mostram pontos quentes de raios-X em seus pólos.
Até agora, os astrônomos acreditavam que pontos quentes são produzidos quando as partículas carregadas colidem com a superfície do pulsar nos pólos. No entanto, os últimos resultados de XMM-Newton lançaram dúvidas sobre essa visão.
O XMM-Newton capturou vistas detalhadas da emissão de raios-X de cinco pulsares, cada um com vários milhões de anos. “Nenhum outro satélite de raios X pode fazer esse trabalho. Somente o XMM-Newton é capaz de observar detalhes de suas emissões de raios-X ”, diz Becker. Ele e seus colaboradores não encontraram evidências de emissão de superfície, nem de pontos quentes polares, embora tenham visto emissão das partículas que se deslocam para o exterior.
A falta de emissão de superfície não é surpresa. Nos vários milhões de anos desde que nasceram, esses pulsares se resfriaram de bilhões de graus a muito menos de 500 000 graus Celsius, o que significa que a emissão de raios X em toda a superfície desapareceu de vista.
No entanto, a falta de pontos quentes polares em pulsares antigos é uma grande surpresa e mostra que o aquecimento das regiões polares da superfície por bombardeio de partículas não é eficiente o suficiente para produzir um componente térmico significativo de raios-X. “No caso do pulsar PSR B1929 + 10 de três milhões de anos, a contribuição de qualquer região polar aquecida é inferior a sete por cento do fluxo total de raios-X detectado”, diz Becker.
Parece que a visão convencional não é a única maneira de analisar o problema. Uma teoria alternativa é que o calor retido no pulsar desde o seu nascimento será guiado aos polos pelo intenso campo magnético dentro do pulsar. Isso ocorre porque o calor é transportado por elétrons, que são eletricamente carregados e, portanto, serão direcionados por campos magnéticos.
Isso significa que os pontos quentes polares nos pulsares mais jovens são produzidos predominantemente a partir do calor dentro do pulsar, e não da colisão de partículas de fora do pulsar. Portanto, eles desaparecerão da vista da mesma maneira que a emissão em toda a superfície. "Essa visão ainda está em discussão, mas é muito apoiada pelas novas observações XMM-Newton", diz Becker.
Quase quarenta anos desde a descoberta dos pulsares, parece que os pulsares antigos ainda têm novos truques para ensinar aos astrônomos.
Fonte original: Comunicado de imprensa da ESA
