Pulsar RX J0720.4-3125 capturado por XMM-Newton. Clique para ampliar
O telescópio orbital de raios-X da ESA, o observatório espacial XMM-Newton, localizou uma estrela de nêutrons fora de controle. A temperatura geral do objeto não está mudando, apenas está caindo e lentamente exibindo áreas diferentes para os observadores aqui na Terra - como um topo oscilante. Essas observações ajudarão os astrônomos a entender alguns dos processos internos que governam esses tipos de objetos.
Usando dados do observatório de raios-X XMM-Newton da ESA, um grupo internacional de astrofísicos descobriu que uma estrela giratória de nêutrons não parece ser o rotador estável que os cientistas esperariam. Essas observações de raios-X prometem dar novas idéias sobre a evolução térmica e, finalmente, a estrutura interior das estrelas de nêutrons.
Estrelas giratórias de nêutrons, também conhecidas como pulsares, são geralmente conhecidas por serem rotadores altamente estáveis. Graças aos seus sinais periódicos, emitidos no rádio ou no comprimento de onda dos raios X, eles podem servir como 'relógios' astronômicos muito precisos.
Os cientistas descobriram que nos últimos quatro anos e meio a temperatura de um objeto enigmático, chamado RX J0720.4-3125, continuava subindo. No entanto, observações muito recentes mostraram que essa tendência se inverteu e a temperatura está diminuindo.
Segundo os cientistas, esse efeito não se deve a uma variação real da temperatura, mas a uma mudança na geometria da visualização. O RX J0720.4-3125 provavelmente está "precessando", ou seja, está caindo lentamente e, portanto, com o tempo, expõe aos observadores diferentes áreas da superfície.
Estrelas de nêutrons são um dos pontos finais da evolução estelar. Com uma massa comparável à do nosso Sol confinada em uma esfera de 20 a 40 km de diâmetro, sua densidade é ainda um pouco maior que a de um núcleo atômico - um bilhão de toneladas por centímetro cúbico. Logo após o nascimento de uma explosão de supernova, a temperatura é da ordem de 1 000 000 graus Celsius e a maior parte de sua emissão térmica cai na faixa de raios X do espectro eletromagnético. Estrelas jovens isoladas de nêutrons estão esfriando lentamente e leva um milhão de anos antes que fiquem muito frias para serem observadas nos raios-X.
Sabe-se que as estrelas de nêutrons possuem campos magnéticos muito fortes, tipicamente vários trilhões de vezes mais fortes que o da Terra. O campo magnético pode ser tão forte que influencia o transporte de calor do interior estelar através da crosta, levando a pontos quentes ao redor dos pólos magnéticos na superfície da estrela.
É a emissão dessas calotas polares mais quentes que domina o espectro de raios-X. Existem poucas estrelas isoladas de nêutrons conhecidas a partir das quais podemos observar diretamente a emissão térmica da superfície da estrela. Um deles é o RX J0720.4-3125, girando com um período de cerca de oito segundos e meio. "Dada a longa escala de tempo de resfriamento, era altamente inesperado ver seu espectro de raios-X mudar ao longo de alguns anos", disse Frank Haberl, do Instituto Max-Planck-Instituto de Física Extraterrestre em Garching (Alemanha), que liderou a pesquisa. grupo.
“É muito improvável que a temperatura global da estrela de nêutrons mude tão rapidamente. Estamos vendo áreas diferentes da superfície estelar em momentos diferentes. Isso também é observado durante o período de rotação da estrela de nêutrons, quando os pontos quentes estão entrando e saindo de nossa linha de visão, e assim sua contribuição para a emissão total muda ”, continuou Haberl.
Um efeito semelhante em uma escala de tempo muito maior pode ser observado quando a estrela de nêutrons precessa (da mesma forma que um pião). Nesse caso, o próprio eixo de rotação se move em torno de um cone, levando a uma lenta mudança da geometria de visualização ao longo dos anos. A precessão livre pode ser causada por uma leve deformação da estrela de uma esfera perfeita, que pode ter sua origem no campo magnético muito forte.
Durante a primeira observação XMM-Newton de RX J0720.4-3125 em maio de 2000, a temperatura observada foi mínima e o ponto mais frio e maior foi predominantemente visível. Por outro lado, quatro anos depois (maio de 2004), a precessão trouxe à tona principalmente o segundo local, mais quente e menor, que fez aumentar a temperatura observada. Provavelmente, isso explica a variação observada nas áreas de temperatura e emissão, e sua anti-correlação.
Em seu trabalho, Haberl e colegas desenvolveram um modelo para o RX J0720.4-3125, o qual pode explicar muitas das características peculiares que foram um desafio para explicar até agora. Neste modelo, a mudança de temperatura a longo prazo é produzida pelas diferentes frações das duas calotas polares quentes que são vistas à medida que a estrela precessa com um período de sete a oito anos.
Para que esse modelo funcione, as duas regiões polares emissoras precisam ter temperaturas e tamanhos diferentes, como foi recentemente proposto no caso de outro membro da mesma classe de estrelas isoladas de nêutrons.
De acordo com a equipe, o RX J0720.4-3125 é provavelmente o melhor caso para estudar a precessão de uma estrela de nêutrons por meio de sua emissão de raios-X diretamente visível da superfície estelar. A precessão pode ser uma ferramenta poderosa para sondar o interior da estrela de nêutrons e aprender sobre o estado da matéria sob condições que não podemos produzir em laboratório.
Observações adicionais de XMM-Newton são planejadas para monitorar ainda mais esse objeto intrigante. "Continuamos a modelagem teórica a partir da qual esperamos aprender mais sobre a evolução térmica, a geometria do campo magnético dessa estrela em particular e a estrutura interior das estrelas de nêutrons em geral", concluiu Haberl.
Fonte original: ESA Portal
