Crédito de imagem: NASA
Cientistas do Instituto Canadense de Astrofísica Teórica (CITA) e da NASA capturaram detalhes sem precedentes do turbilhão de gás pairando a poucos quilômetros da superfície de uma estrela de nêutrons, uma esfera de apenas dez quilômetros de diâmetro.
Uma explosão maciça e rara na superfície dessa estrela de nêutrons - derramando mais energia em três horas do que o Sol em 100 anos - iluminou a área e permitiu que os cientistas espiassem detalhes da região nunca antes revelados. Eles puderam ver detalhes tão finos quanto o anel de gás girando e fluindo sobre a estrela de nêutrons quando este anel se curvou da explosão e depois recuperou lentamente sua forma original após aproximadamente 1.000 segundos.
Tudo isso ocorreu a 25.000 anos-luz da Terra, capturado segundo a segundo em forma de filme, através de um processo chamado espectroscopia com o Rossi Rossing Timing Explorer da NASA.
O Dr. David Ballantyne, da CITA, na Universidade de Toronto, e o Dr. Tod Strohmayer, do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, apresentam esse resultado em uma próxima edição do Astrophysical Journal Letters. A observação fornece uma nova visão sobre o fluxo do "disco de acreção" de uma estrela de nêutrons (e talvez de um buraco negro), geralmente muito tempo para ser resolvido com os telescópios mais poderosos.
"Esta é a primeira vez que conseguimos observar as regiões internas de um disco de acreção, neste caso literalmente a alguns quilômetros da superfície da estrela de nêutrons, mudar sua estrutura em tempo real", disse Ballantyne. “Sabe-se que os discos de acreção fluem em torno de muitos objetos no Universo, desde estrelas recém-formadas até buracos negros gigantes em quasares distantes. Detalhes de como esse disco flui só podem ser inferidos até agora. ”
Uma estrela de nêutrons é o denso núcleo remanescente de uma estrela explodida pelo menos oito vezes mais massiva que o Sol. A estrela de nêutrons contém cerca de um sol de massa acumulado em uma esfera não maior que Toronto. Um disco de acreção refere-se ao fluxo de gás quente (plasma) girando em torno de estrelas de nêutrons e buracos negros, atraídos pela forte gravidade da região. Este gás é frequentemente fornecido por uma estrela vizinha.
À medida que a matéria cai sobre a estrela de nêutrons, ela forma uma camada de 10 a 100 metros de material composta principalmente de hélio. A fusão do hélio em carbono e outros elementos mais pesados libera uma energia enorme e gera uma forte explosão de luz de raios X, muito mais energética que a luz visível. (A fusão nuclear é o mesmo processo que alimenta o Sol.) Essas explosões podem ocorrer várias vezes ao dia em uma estrela de nêutrons e duram cerca de 10 segundos.
O que Ballantyne e Strohmayer observaram nessa estrela de nêutrons, chamada 4U 1820-30, foi uma "super explosão". Estes são muito mais raros do que as explosões comuns movidas a hélio e liberam mil vezes mais energia. Os cientistas dizem que essas super explosões são causadas pelo acúmulo de cinzas nucleares na forma de carbono da fusão do hélio. O pensamento atual sugere que são necessários vários anos para que a cinza de carbono se acumule a tal ponto que comece a se fundir.
A super explosão era tão brilhante e longa que agiu como um refletor irradiado da superfície da estrela de nêutrons e para a região mais interna do disco de acreção. A luz dos raios X da explosão iluminou átomos de ferro no disco de acreção, um processo chamado fluorescência. O Rossi Explorer capturou a assinatura característica da fluorescência do ferro - ou seja, seu espectro. Isso, por sua vez, forneceu informações sobre a temperatura, velocidade e localização do ferro ao redor da estrela de nêutrons.
"O Rossi Explorer pode obter uma boa medida do espectro de fluorescência dos átomos de ferro a cada poucos segundos", disse Strohmayer. “Adicionando todas essas informações, temos uma imagem de como esse disco de acréscimo está sendo deformado pela explosão termonuclear. Essa é a melhor aparência que podemos esperar, porque a resolução necessária para realmente ver essa ação como uma imagem, em vez de espectros, seria um bilhão de vezes maior do que o que o Telescópio Espacial Hubble oferece. ”
Os cientistas disseram que as estrelas estouradas de nêutrons servem como um laboratório para estudar discos de acreção, que são vistos (mas com menos detalhes) pelo Universo em torno de buracos negros estelares próximos e galáxias quasares extremamente distantes. Buracos negros estelares com discos de acreção não produzem rajadas de raios-X.
O Rossi Explorer foi lançado em dezembro de 1995 para observar objetos de rápida mudança, energia e rotação rápida, como buracos negros supermassivos, núcleos galácticos ativos, estrelas de nêutrons e pulsares de milissegundos.
Fonte original: Comunicado de imprensa da NASA
