Astrônomos descobriram o pulsar de rádio mais brilhante fora da nossa galáxia

Quando uma estrela explode e morre em uma supernova, ela ganha uma espécie de nova vida.

Pulsares são objetos em rotação extremamente rápida que sobraram depois que estrelas massivas esgotaram seu suprimento de combustível. Eles são extremamente densos, com massa semelhante à do Sol, amontoados em uma região do tamanho de uma grande cidade.

Os pulsares emitem feixes de ondas de rádio a partir de seus pólos. À medida que esses feixes percorrem a Terra, podemos detectar pulsos rápidos até centenas de vezes por segundo. Com este conhecimento, os cientistas estão sempre à procura de novos pulsares dentro e fora da nossa galáxia, a Via Láctea.

Em pesquisa publicado esta semana no Astrophysical Journal, detalhamos nossas descobertas sobre o pulsar de rádio mais luminoso já descoberto fora da Via Láctea.

Este pulsar, denominado PSR J0523-7125, está localizado na Grande Nuvem de Magalhães – uma das nossas galáxias vizinhas mais próximas – e é mais de dez vezes mais brilhante do que todos os outros pulsares de rádio fora da Via Láctea. Pode ser ainda mais brilhante do que aqueles que estão dentro dele.

Por que o PSR J0523-7125 não foi descoberto antes?

Existem mais de 3,300 pulsares de rádio conhecidos. Destes, 99 por cento residem na nossa galáxia. Muitos foram descobertos com o famoso radiotelescópio Parkes do CSIRO, Murriyang, em Nova Gales do Sul.

Cerca de 30 pulsares de rádio foram encontrados fora da nossa galáxia, nas Nuvens de Magalhães. Até agora não sabemos de mais nada galáxias distantes.

Os astrônomos procuram pulsares procurando seus sinais repetidos distintos em dados de radiotelescópios. Esta é uma tarefa computacionalmente intensiva. Funciona na maioria das vezes, mas às vezes esse método pode falhar se o pulsar for incomum: como muito rápido, muito lento ou (neste caso) se o pulso for muito amplo.

Um pulso muito amplo reduz a “oscilação” característica que os astrônomos procuram e pode tornar o pulsar mais difícil de encontrar. Sabemos agora que o PSR J0523-7125 tem um feixe extremamente amplo e, portanto, escapou da detecção.

A Grande Nuvem de Magalhães foi explorada pelo telescópio Parkes várias vezes ao longo dos últimos 50 anos e, no entanto, este pulsar nunca tinha sido avistado. Então, como conseguimos encontrá-lo?

Um objeto incomum surge nos dados ASKAP

Os feixes pulsares podem ser altamente polarizados circularmente, o que significa que o campo elétrico das ondas de luz gira em um movimento circular à medida que as ondas viajam. espaço. Esses sinais polarizados circularmente são muito raros e geralmente emitidos apenas por objetos com campos magnéticos muito fortes, como pulsares ou estrelas anãs.

Queríamos localizar pulsares incomuns que são difíceis de identificar com métodos tradicionais, por isso decidimos encontrá-los detectando especificamente sinais circularmente polarizados.

Nossos olhos não conseguem distinguir entre luz polarizada e não polarizada. Mas o radiotelescópio ASKAP, de propriedade e operado pela agência científica nacional australiana CSIRO, tem o equivalente a óculos de sol polarizados que podem reconhecer eventos polarizados circularmente.

Ao analisar os dados do nosso ASKAP Variáveis ​​e transientes lentos (VAST), um estudante de graduação notou um objeto circular polarizado próximo ao centro da Grande Nuvem de Magalhães. Além disso, este objeto mudou de brilho ao longo de vários meses: outra propriedade muito incomum que o tornou único.

Isto foi inesperado e emocionante, uma vez que não havia nenhum pulsar ou estrela anã nesta posição. Achamos que o objeto devia ser algo novo. Observámo-lo com muitos telescópios diferentes, em diferentes comprimentos de onda, para tentar resolver o mistério.

Além do telescópio Parkes (Murriyang), usamos o telescópio espacial Observatório Neil Gehrels Swift (para observá-lo em comprimentos de onda de raios X) e o Telescópio Gêmeos no Chile (para observá-lo em comprimentos de onda infravermelhos). No entanto, não detectamos nada.

O objeto não poderia ser uma estrela, pois as estrelas seriam visíveis na luz óptica e infravermelha. Era improvável que fosse um pulsar normal, pois os pulsos teriam sido detectados por Parkes. Mesmo o telescópio Gemini não forneceu uma resposta.

Por fim, recorremos ao novo e altamente sensível Radiotelescópio MeerKAT na África do Sul, de propriedade e operado pelo Observatório Sul-Africano de Radioastronomia. Observações com o MeerKAT revelaram que a fonte é de facto um novo pulsar, PSR J0523-7125, girando a uma velocidade de cerca de três rotações por segundo.

Abaixo você pode ver a imagem MeerKAT do pulsar com “óculos de sol” polarizados ligados (esquerda) e desligados (direita). Se você mover o controle deslizante, notará que o PSR J0523-7125 é o único objeto brilhante quando os óculos estão colocados.

A nossa análise também confirmou a sua localização dentro da Grande Nuvem de Magalhães, a cerca de 160,000 anos-luz de distância. Ficamos surpresos ao descobrir que o PSR J0523-7125 é mais de dez vezes mais brilhante que todos os outros pulsares daquela galáxia e, possivelmente, o pulsar mais brilhante já encontrado.

O que os novos telescópios podem fazer

A descoberta do PSR J0523-7125 demonstra a nossa capacidade de encontrar pulsares “ausentes” usando esta nova técnica.

Ao combinar este método com as capacidades do ASKAP e do MeerKAT, seremos capazes de descobrir outros tipos de pulsares extremos, e talvez até outros objetos desconhecidos que são difíceis de explicar.

Os pulsares extremos são uma das peças que faltam no vasto quadro da população de pulsares. Precisaremos encontrar mais deles antes de podermos realmente compreender os pulsares dentro da estrutura da física moderna.

Esta descoberta é apenas o começo. O ASKAP concluiu agora os seus estudos-piloto e espera-se que atinja a plena capacidade operacional ainda este ano. Isto abrirá caminho para ainda mais descobertas, quando a economia global S.K.A. (matriz de quilômetros quadrados) de telescópios começa a observar em um futuro não muito distante.

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

Crédito da imagem: Impressão artística do PSR J0523-7125 na Grande Nuvem de Magalhães. Carl Knox, Centro de Excelência ARC para Descoberta de Ondas Gravitacionais (OzGrav), Autor fornecida

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• Fonte: https://singularityhub.com/2022/05/05/astronomers-discovered-the-brightest-radio-pulsar-outside-our-galaxy/