Esta imagem, tirada pelo observatório XMM-Newton da ESA, mostra o coração do remanescente de supernova RCW103. Uma nova estrela de nêutrons normalmente gira rapidamente, mas seu poderoso campo magnético a retarda. Mas um campo magnético não poderia fazer isso dentro de 2.000 anos, como os astrônomos observaram.
Graças aos dados do satélite XMM-Newton da ESA, uma equipe de cientistas que analisou mais de perto um objeto descoberto há mais de 25 anos descobriu que ele é como nenhum outro conhecido em nossa galáxia.
O objeto está no coração do remanescente de supernova RCW103, os restos gasosos de uma estrela que explodiu cerca de 2.000 anos atrás. Tomada pelo valor nominal, o RCW103 e sua fonte central pareceriam ser um exemplo do que é deixado para trás após uma explosão de supernova: uma bolha de material ejetado e uma estrela de nêutrons.
Uma observação profunda e contínua de 24,5 horas revelou algo muito mais complexo e intrigante, no entanto. A equipe, do Instituto de Astronomia e Física Costeira (IASF) do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF), em Milão, na Itália, descobriu que a emissão da fonte central varia de acordo com um ciclo que se repete a cada 6,7 horas. Este é um período surpreendentemente longo, dezenas de milhares de vezes mais que o esperado para uma jovem estrela de nêutrons. Além disso, as propriedades espectrais e temporais do objeto diferem de uma observação anterior de XMM-Newton dessa mesma fonte em 2001.
"O comportamento que vemos é especialmente intrigante, em vista de sua tenra idade, menos de 2.000 anos", disse Andrea De Luca, do IASF-INAF, principal autor. “É uma reminiscência de uma fonte de milhões de anos. Durante anos, sentimos que o objeto é diferente, mas nunca soubemos o quão diferente até agora. ”
O objeto é chamado 1E161348-5055, que os cientistas convenientemente apelidaram de 1E (onde E representa o Observatório de Einstein, que descobriu a fonte). Está encaixado quase perfeitamente no centro da RCW 103, a cerca de 10.000 anos-luz de distância na constelação Norma. O alinhamento quase perfeito de 1E no centro da RCW 103 deixa os astrônomos bastante confiantes de que os dois nasceram no mesmo evento catastrófico.
Quando uma estrela pelo menos oito vezes mais massiva do que o nosso sol fica sem combustível para queimar, ela explode em um evento chamado supernova. O núcleo estelar implode, formando uma pepita densa chamada estrela de nêutrons ou, se houver massa suficiente, um buraco negro. Uma estrela de nêutrons contém cerca de um sol em massa amontoado em uma esfera com apenas 20 quilômetros de diâmetro.
Os cientistas pesquisaram durante anos a periodicidade de 1E para aprender mais sobre suas propriedades, como a rapidez com que está girando ou se tem um companheiro.
"Nossa clara detecção de um período tão longo, juntamente com a variabilidade secular nas emissões de raios-X, cria uma fonte muito estranha", disse Patrizia Caraveo, do INAF, coautora e líder do Milano Group. "Essas propriedades em um objeto compacto de 2000 anos nos deixam com dois cenários prováveis, essencialmente uma fonte que é alimentada por acreção ou por campo magnético".
1E poderia ser um magnetar isolado, uma subclasse exótica de estrelas de nêutrons altamente magnetizadas. Aqui, as linhas do campo magnético atuam como freio para a estrela que gira, liberando energia. Cerca de uma dúzia de magnetares são conhecidos. Mas os magnetares geralmente giram várias vezes por minuto. Se 1E girar apenas uma vez a cada 6,67 horas, como indica a detecção do período, o campo magnético necessário para retardar a estrela de nêutrons em apenas 2000 anos seria grande demais para ser plausível.
Um campo magnético magnetar padrão poderia fazer o truque, no entanto, se um disco de detritos, formado pelo material restante da estrela explodida, também estiver ajudando a diminuir a rotação da estrela de nêutrons. Esse cenário nunca foi observado antes e apontaria para um novo tipo de evolução da estrela de nêutrons.
Como alternativa, o longo período de 6,67 horas pode ser o período orbital de um sistema binário. Tal imagem requer que uma estrela normal de baixa massa consiga permanecer ligada ao objeto compacto gerado pela explosão da supernova há 2000 anos. As observações permitem um companheiro de metade da massa do nosso Sol, ou até menor.
Mas o 1E seria um exemplo sem precedentes de um sistema binário de raios X de baixa massa em sua infância, um milhão de vezes mais novo que os sistemas binários de raios X padrão com companheiros de luz. A tenra idade não é a única peculiaridade de 1E. O padrão cíclico da fonte é muito mais pronunciado do que o observado para dezenas de sistemas binários de raios X de baixa massa, exigindo algum processo incomum de alimentação de estrelas de nêutrons.
Um processo de dupla acumulação pode explicar seu comportamento: o objeto compacto captura uma fração do vento da estrela anã (acumulação de vento), mas também é capaz de extrair gás das camadas externas de seu companheiro, que se instala em um disco de acumulação (disco acreção). Um mecanismo tão incomum poderia estar em funcionamento na fase inicial da vida de um binário de raios X de baixa massa, dominado pelos efeitos da excentricidade orbital inicial, esperada e esperada.
"O RCW 103 é um enigma", disse Giovanni Bignami, diretor do CESR, Toulouse e co-autor. "Simplesmente não temos uma resposta conclusiva para o que está causando os longos ciclos de raios-X. Quando descobrirmos isso, aprenderemos muito mais sobre supernovas, estrelas de nêutrons e sua evolução. ”
Se a estrela explodisse no céu do norte, Cleópatra poderia tê-la visto e considerado um presságio de seu fim infeliz, disse Caraveo. Em vez disso, a explosão ocorreu no fundo do céu do sul, e ninguém a registrou. No entanto, a fonte é um bom presságio para os astrônomos de raios-X que desejam aprender sobre a evolução estelar.
Fonte original: Comunicado de imprensa da ESA
