Quando nós astrônomos voltamos nossos radiotelescópios para o espaço, às vezes detectamos “explosões” esporádicas de sinais de rádio originárias das profundezas do Universo. Nós as chamamos de “sinais transientes de rádio”: algumas irrompem apenas uma vez, para nunca mais serem vistas, enquanto outras “piscam” em padrões previsíveis.
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Acreditamos que a maioria dos sinais transientes de rádio vem de estrelas de nêutrons em rotação conhecidas como pulsares, que emitem flashes regulares de ondas de rádio, como faróis cósmicos. Normalmente, essas estrelas de nêutrons giram em velocidades incríveis, levando apenas alguns segundos ou até mesmo uma fração de segundo para completar cada rotação.
Recentemente, descobrimos um transiente de rádio que não se parece com nada que os astrônomos tenham visto antes. Além de ter um ciclo de quase uma hora de duração (o mais longo já visto), ao longo de várias observações vimos que às vezes ele emitia flashes longos e brilhantes, às vezes pulsos rápidos e fracos e, às vezes, nada.
Não conseguimos explicar o que está acontecendo aqui. O mais provável é que seja uma estrela de nêutrons muito incomum, mas não podemos descartar outras possibilidades. Nossa pesquisa foi publicada na revista Nature Astronomy.
Um achado de sorte
Conheça a ASKAP J1935+2148 (os números no nome indicam sua localização no céu). Esse transiente de rádio periódico foi descoberto com o uso do radiotelescópio ASKAP da Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) em Wajarri Yamaji Country, no interior da Austrália Ocidental.
Este radiotelescópio tem um campo de visão muito amplo, o que significa que ele pode pesquisar grandes extensões do Universo muito rapidamente. Isso o torna muito adequado para detectar fenômenos novos e exóticos.
Usando o ASKAP, estávamos monitorando simultaneamente uma fonte de raios gama e procurando pulsos de uma explosão rápida de rádio, quando detectamos o ASKAP J1935+2148 piscando lentamente nos dados. O sinal chamou a atenção porque era composto de ondas de rádio “circularmente polarizadas”, o que significa que a direção das ondas gira como em torno de um saca-rolhas à medida que o sinal viaja pelo espaço.
Nossos olhos não conseguem diferenciar entre a luz circularmente polarizada e a luz comum não polarizada. Entretanto, o ASKAP funciona como um par de óculos de sol polarizadores, filtrando o brilho de milhares de fontes comuns.
Após a detecção inicial, realizamos outras observações durante vários meses usando o ASKAP e também o radiotelescópio MeerKAT, mais sensível, na África do Sul.
O mais lento transiente de rádio
O ASKAP J1935+2148 pertence à classe relativamente nova de transientes de rádio de longo período. Apenas dois outros já foram encontrados, e o período de 53,8 minutos do ASKAP J1935+2148 é de longe o mais longo.
Entretanto, o período excepcionalmente longo é apenas o começo. Vimos o ASKAP J1935+2148 em três estados, ou modos, distintos.
No primeiro estado, vemos pulsos brilhantes e polarizados linearmente (em vez de circularmente) com duração de 10 a 50 segundos. No segundo estado, há pulsos muito mais fracos, polarizados circularmente, com duração de apenas 370 milissegundos. O terceiro estado é um estado silencioso ou extinto, sem nenhum pulso.
Esses diferentes modos, e a alternância entre eles, podem resultar de uma interação de campos magnéticos complexos e fluxos de plasma da própria fonte com fortes campos magnéticos no espaço circundante.
Padrões semelhantes foram observados em estrelas de nêutrons, mas nossa compreensão atual das estrelas de nêutrons sugere que elas não deveriam ser capazes de ter um período tão longo.
Estrelas de nêutrons e anãs brancas
A origem de um sinal com um período tão longo permanece um profundo mistério, sendo uma estrela de nêutrons de rotação lenta a principal suspeita. No entanto, não podemos descartar a possibilidade de o objeto ser uma anã branca – as “cinzas” do tamanho da Terra de uma estrela como o Sol que esgotou seu combustível nuclear.
As anãs brancas geralmente têm períodos de rotação lentos, mas não sabemos como uma delas poderia produzir os sinais de rádio que estamos vendo aqui. Além disso, não há outras anãs brancas altamente magnéticas nas proximidades, o que torna a explicação da estrela de nêutrons mais plausível.
Uma explicação poderia ser que o objeto faz parte de um sistema binário no qual uma estrela de nêutrons ou anã branca orbita outra estrela invisível.
Esse objeto pode nos levar a reconsiderar nossa compreensão de décadas sobre as estrelas de nêutrons ou anãs brancas, especialmente sobre como elas emitem ondas de rádio e como são suas populações em nossa galáxia. São necessárias mais pesquisas para confirmar o que é o objeto, mas qualquer um dos cenários forneceria informações valiosas sobre a física desses objetos extremos.
A busca continua
Não sabemos há quanto tempo o ASKAP J1935+2148 está emitindo sinais de rádio, pois as pesquisas de radioastronomia não costumam procurar objetos com períodos tão longos. Além disso, as emissões de rádio dessa fonte só são detectadas durante apenas 0,01% a 1,5% de seu período de rotação, dependendo de seu estado de emissão.
Portanto, tivemos muita sorte de avistar o ASKAP J1935+2148. É bem provável que existam muitos outros objetos como esse em outras partes da nossa galáxia, esperando para serem descobertos.
