O mais jovem pulsar da Via Láctea revela segredos de morte estelar

Cientistas confirmaram a identidade do mais jovem pulsar na Via Láctea usando dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA. Este resultado pode fornecer aos astrónomos novas informações sobre como algumas estrelas terminam as suas vidas.

Após algumas estrelas massivas ficarem sem combustível, entram em colapso e explodem como supernovas, deixando para trás “pepitas” estelares densas chamadas estrelas de neutrões. As estrelas de neutrões com uma rápida rotação e altamente magnetizadas produzem um feixe de radiação semelhante ao de um farol que os astrónomos detetam como pulsos à medida que a rotação do pulsar “varre” o feixe através do céu.

Desde que Jocelyn Bell Burnell, Anthony Hewish e colegas descobriram os pulsares através da sua emissão de rádio na década de 1960, foram identificados mais de 2000 destes objetos exóticos. No entanto, permanecem muitos mistérios sobre os pulsares, incluindo a sua diversidade de comportamentos e a natureza das estrelas que os formam.

Novos dados do Chandra estão a ajudar a resolver algumas dessas questões. Uma equipa de astrónomos confirmou que o remanescente de supernova Kes 75, localizado a cerca de 19.000 anos-luz da Terra, contém o mais jovem pulsar conhecido da Via Láctea.

A rápida rotação e o forte campo magnético do pulsar geraram um vento de matéria energética e partículas de antimatéria que fluem para longe do pulsar quase à velocidade da luz. Este vento pulsar criou uma grande bolha magnetizada de partículas altamente energéticas chamada nebulosa de vento pulsar, vista como a região azul que rodeia o pulsar.

Nesta composição de Kes 75, os raios-X de alta energia observados pelo Chandra são de cor azul e destacam a nebulosa de vento pulsar em redor do pulsar, enquanto os raios-X menos energéticos aparecem com tom roxo e mostram os detritos da explosão. Uma imagem ótica do SDSS (Sloan Digitized Sky Survey) revela estrelas no campo.

Os dados do Chandra obtidos em 2000, 2006, 2009 e 2016 mostram mudanças na nebulosa de vento pulsar com o passar do tempo. Entre 2000 e 2016, as observações do Chandra revelam que a orla externa da nebulosa de vento pulsar expande-se incrivelmente a 1 milhão de metros por segundo.

Esta alta velocidade pode ser devida à nebulosa de vento pulsar que se expande para um ambiente de densidade relativamente baixa. Especificamente, os astrónomos sugerem que está a expandir-se para uma bolha gasosa soprada por níquel radioativo formado na explosão e expelido à medida que esta explodiu.

Este níquel também alimentou a luz da supernova, à medida que se decompôs em gás ferroso difuso que encheu a bolha. Se assim for, isto dá aos astrónomos uma visão do coração da explosão estelar e dos elementos que criou.

A taxa de expansão também diz aos astrónomos que Kes 75 explodiu há cerca de cinco séculos, a partir da perspetiva da Terra (o objeto está a cerca de 19.000 anos-luz de distância, mas os astrónomos referem-se a quando a sua luz terá chegado à Terra). Ao contrário de outros remanescentes de supernova desta época, como Tycho e Kepler, não existem evidências conhecidas de registos históricos de qualquer observação da explosão que deu origem a Kes 75.

Porque é que Kes 75 não foi vista da Terra? As observações do Chandra, juntamente com observações anteriores por outros telescópios, indicam que a poeira e o gás interestelar que preenchem a nossa Galáxia são muito densas na direção da estrela condenada. Este fator teria tornado a supernova demasiado fraca para observar da Terra há vários séculos.

O brilho da nebulosa de vento pulsar diminuiu 10% entre 2000 e 2016, concentrado principalmente na região norte, com uma diminuição de 30% num nó brilhante. As rápidas mudanças observadas na nebulosa de vento pulsar Kes 75, bem como a sua estrutura invulgar, apontam para a necessidade de modelos mais sofisticados da evolução das nebulosas de vento pulsar.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na The Astrophysical Journal no passado mês de abril.