Incrível pulsar "viúva negra" pode nos ajudar a achar ondas gravitacionais

Incrível pulsar "viúva negra" pode nos ajudar a achar ondas gravitacionais

Por Daniele Cavalcante | Editado por Rafael Rigues | 07 de Abril de 2022 às 20h30
ESA

Um sistema binário do tipo “viúva negra” chamado J0610−2100 é tão estável que pode ser usado para detectar ondas gravitacionais, descobriram os cientistas. Trata-se de um pulsar de milissegundos com sinais mais previsíveis do que os modelos teóricos, e ninguém sabe ainda o motivo.

Extremamente raros entre os objetos cósmicos conhecidos, os sistemas “viúva negra” são formados por estrelas de nêutrons do tipo pulsar e uma estrela companheira menor e menos massiva, doadora de matéria.

Concepção artística de um pulsar, um tipo de estrela de nêutrons que está orientado de uma maneira particular em relação à Terra, de modo que podemos ver seus feixes como um farol (Imagem: Reprodução/NRAO)

O que é um Pulsar?

Pulsares são um tipo muito especial de estrelas de nêutrons, porque emitem jatos brilhantes em raios-X rumo ao espaço interestelar. Quando esses feixes apontam em nossa direção, nossos telescópios detectam um pico de luminosidade.

Esse pico não dura mais que alguns milésimos de segundo, porque o pulsar gira a velocidades incríveis — entre 0,1 e 60 vezes por segundo. Esse "pisca-pisca" é muito regular, ou seja, os intervalos entre os flashes são precisamente os mesmos. Por isso, os pesquisadores os usam como “contador” de tempo para medir as distâncias entre os objetos cósmicos. São como os relógios atômicos usados em um sistema de navegação GPS, por exemplo.

Mas às vezes alguma perturbação altera o tempo entre as piscadas de um pulsar. Um dos motivos é a passagem de uma estrela companheira à sua frente, interrompendo o feixe emitido em nossa direção. Mas este não é o caso do J0610-2100: ele é incrivelmente previsível, e ninguém sabe o porquê.

Uma “viúva negra” no espaço

(Imagem: Reprodução/NASA's Goddard Space Flight Center)

Alguns pulsares de milissegundos compartilham a órbita com uma estrela menor e roubam seu material lentamente, até devorá-la por completo. A estrela doadora no sistema J0610-2100 tem apenas 0,02 massas solares e completa uma órbita ao redor do pulsar a cada sete horas, de acordo com o novo estudo.

O objeto maior passou algumas centenas ou milhares de anos sugando matéria da vizinha, enquanto a atingia com feixes de energia que empurram ainda mais matéria da doadora para o espaço.

Esse sistema, descoberto em 2003, fica a cerca de 10.000 anos-luz de distância da Terra e foi o terceiro pulsar “viúva negra” já detectado. É relativamente comum que estrelas do tamanho do Sol façam uma “dobradinha” com pulsares de milissegundos, mas sistemas com uma estrela muito menos massiva são algo raro — e é justamente nesses casos que o pulsar se transforma em “canibal”.

Um sistema único?

Os autores do novo artigo analisaram 16 anos de dados de radiotelescópios desse sistema e concluíram que, de fato, não há interrupções nos feixes luminosos. Isso significa que a estrela doadora não transita (ou seja, não eclipsa) o pulsar em nenhum momento.

Ao longo desses 16 anos, o sistema também nunca mostrou irregularidades no tempo. Isso é outra raridade — por mais que pulsares de milissegundos sejam regulares, sempre há algumas perturbações repentinas e minúsculas que atrasam o tempo do feixe em relação às previsões dos astrônomos.

Ninguém sabe ao certo como o J0610-2100 consegue ser tão regular, mas já se sabe como tirar proveito disso. Os pesquisadores pretendem usar pulsares como ele para detectar ondas gravitacionais, que ocorrem quando os objetos mais massivos do universo interagem.

Uma das interações que criam ondas gravitacionais são as colisões entre buracos negros ou estrelas de nêutrons. O impacto gera uma série de ondulações no tecido do espaço-tempo, assim como uma pedra atirada na superfície de um lago tranquilo gera ondas circulares que se espalham por todos os lados.

Ilustração de uma colisão entre duas estrelas de nêutrons (Imagem: Reprodução/NASA/Swift/Dana Berry)

Uma maneira de detectar as ondas gravitacionais é monitorando dezenas de pulsares de milissegundos simultaneamente. Se todos eles apresentassem uma irregularidade de tempo no mesmo momento, considerando o tempo que as ondulações levam para viajar de um pulsar para outro, isso poderia ser uma evidência de que algo poderoso aconteceu.

A astronomia de ondas gravitacionais tem sido considerada uma das mais promissoras, pois é o único meio de observar eventos no universo sem a detecção de fótons. Os instrumentos em solo, como o LIGO e o Virgo, ainda são limitados pelas interferências em nosso planeta e no Sistema Solar, mas a detecção de ondas gravitacionais no espaço é bastante promissora.

Infelizmente, para usar pulsares como detectores de ondulações no espaço-tempo, será preciso encontrar dezenas de sistemas como o J0610-2100. Por enquanto, ele é o primeiro e único candidato a essa proposta — a boa notícia é que, se ele existe, deve haver muitos outros em algum lugar do universo.

Fonte: Space.com

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