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maio 14

Mistério do Magnetar em Westerlund 1 foi esclarecido?

http://www.eso.org/public/images/eso1415a/

Esta impressão artística mostra o magnetar estudado no aglomerado estelar jovem Westerlund 1. Este aglomerado contém centenas de estrelas de alta massa, algumas das quais brilham o equivalente a quase um milhão de sóis. Astrônomos europeus demonstraram, pela primeira vez, que este magnetar, uma rara estrela de nêutrons com um campo magnético extremamente poderoso, se formou, muito provavelmente, em um sistema estelar binário. A descoberta da companheira desta estrela magnética em um local diferente do aglomerado ajuda a resolver o mistério de como uma estrela que tinha uma massa tão elevada pôde dar origem a um magnetar, em vez de colapsar sob a forma de um buraco negro. Créditos: ESO/L. Calçada

Os magnetares são objetos exóticos, restos extremamente densos que resultam de explosões de violentas supernovas. Estas estrelas mortas são os objetos com o campo magnético mais poderoso conhecido no Universo, milhões de vezes mais potentes que os mais fortes imãs na Terra. Uma equipe de astrônomos, usando o Very Large Telescope do ESO (VLT), descobriu pela primeira vez a estrela companheira de um magnetar. Esta descoberta ajuda a explicar como é que estes objetos se formam, um debate que já dura 35 anos, e porque é que esta estrela tão massiva não colapsou para formar um buraco negro, como seria de esperar.

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Quando uma estrela de massa muito elevada colapsa sob o efeito da sua própria gravidade durante a explosão de uma supernova, dá origem a uma estrela de nêutrons ou a um buraco negro. Os magnetares são uma forma peculiar e muito exótica de estrela de nêutrons. Tal como todos estes objetos estranhos, os magnetares são muito pequenos e possuem campos magnéticos extremamente potentes. As superfícies destes objetos emitem enormes quantidades de raios gama quando sofrem um ajustamento súbito chamado “tremor de estrela”, ou “estrelamoto“, resultado das enormes forças a que as suas crostas estão sujeitas.

O aglomerado estelar Westerlund 1 [1], situado a 16.000 anos-luz de distância na constelação austral do Altar, acolhe metade das duas dúzias de magnetares conhecidos na Via Láctea. É o magnetar chamado de CXOU J16470.2-455216 que há muito tem intrigado os astrônomos.

Simon Clark, autor principal do artigo que descreve estes resultados, comentou:

O nosso trabalho anterior (eso1034) mostrou que o magnetar no aglomerado Westerlund 1 (eso0510) deve ter nascido de uma explosão de uma estrela moribunda com cerca de 40 vezes a massa do Sol, o que em si mesmo constitui um problema, já que se pensa que estrelas com estes valores de massa colapsem para dar origem a buracos negros e não a estrelas de nêutrons. Na altura não percebemos como é que este objeto poderia ter originado um magnetar.

http://www.eso.org/public/images/eso1415b/

Na imagem, o magnetar em questão e sua ex-companheira WD1-5 estão marcados dentro do aglomerado compacto Westerlund 1. A descoberta da companheira (Westerlund 1-5) do magnetar em um local bem diferente dentro do aglomerado ajuda a resolver o mistério de como é que uma estrela que explodiu como supernova com massa original tão elevada pôde dar origem a um magnetar, em vez de colapsar sob a forma de um buraco negro. Crédito: ESO

Os astrônomos propuseram uma solução para este mistério, sugerindo que o magnetar CXOU J16470.2-455216 teria se formado a partir das interações entre duas estrelas de elevada massa que orbitariam em torno uma da outra em um sistema binário tão compacto que caberia no interior da órbita da Terra em torno do Sol. No entanto, até agora não tinha sido detectada nenhuma estrela companheira na posição do magnetar de Westerlund 1. Por isso, os astrônomos utilizaram o VLT para a procurar em outras regiões deste aglomerado. Fizeram uma busca por estrelas em fuga objetos extremamente velozes que se afastam do aglomerado com velocidades de escape, que poderiam ter sido ejetadas para fora da sua órbita pela explosão de supernova que deu origem à magnetar. Uma estrela, chamada Westerlund 1-5 [2], parece corresponder aos critérios de busca dos astrônomos.

Ben Ritchie (Open University), um dos autores do novo artigo científico, explicou:

Esta estrela não só possui um movimento consistente com o fato de ter recebido um “pontapé” da supernova mas é também demasiado brilhante para ter nascido como estrela isolada. Mais ainda, possui uma composição rica em carbono altamente incomum, impossível de obter numa estrela única. Tal sugere uma pista importante que nos mostra que deve ter se formado originalmente com uma companheira em um sistema binário de estrelas.

Esta descoberta permitiu aos astrônomos reconstruir a história da vida estelar que deu origem à formação do magnetar CXOU J16470.2-455216, em vez do esperado buraco negro [3]. Na primeira fase deste processo, a estrela de maior massa do par começa a ficar sem combustível, transferindo as suas camadas mais exteriores para a companheira de menor massa (que está destinada a tornar-se um magnetar) e fazendo com que esta gire cada vez mais depressa. Esta rotação rápida parece ser o ingrediente essencial na formação do campo magnético descomunal do magnetar.

Na segunda fase, como resultado desta transferência de matéria, a companheira fica com tanta massa que, por sua vez, descarta uma enorme quantidade desta matéria recém adquirida. A maior parte dessa massa perde-se no espaço mas uma pequena quantidade volta à estrela original que vemos ainda hoje a brilhar: Westerlund 1-5.

Francisco Najarro (Centro de Astrobiologia, Espanha), membro da equipe, concluiu:

É este processo de troca de material que conferiu à Westerlund 1-5 uma assinatura química tão incomum e permitiu que a massa da sua companheira diminuísse para níveis suficientemente baixos, dando assim origem a um magnetar em vez de um buraco negro, em um jogo da “batata quente” estelar com consequências cósmicas!

Assim, o fato de uma estrela pertencer a um binário pode ser um ingrediente essencial na confecção de um magnetar. A rotação rápida criada pela transferência de matéria entre as duas estrelas é necessária para dar origem ao campo magnético extremamente intenso e uma segunda fase de transferência de material faz com que a estrela destinada a tornar-se um magnetar “emagreça” o suficiente para não colapsar sob a forma de buraco negro no momento da sua morte.

Notas

[1] O aglomerado aberto Westerlund 1 foi descoberto na Austrália em 1961 pelo astrônomo sueco Bengt Westerlund, que mais tarde se mudou para o Chile para assumir o cargo de Diretor do ESO entre 1970 e 1974. Este aglomerado encontra-se por detrás de uma enorme nuvem de gás e poeira, que bloqueia a maioria da radiação visível emitida. O fator de escurecimento é mais de 100.000, tendo sido esta a razão pela qual se demorou tanto tempo a descobrir a verdadeira natureza deste aglomerado tão peculiar.

O Westerlund 1 é um autêntico laboratório natural para o estudo da física estelar extrema, ajudando os astrônomos a descobrir como é que as estrelas de maior massa da Via Láctea vivem e morrem. A partir de observações, os astrônomos concluíram que este aglomerado contém, muito provavelmente, não menos de 100.000 vezes a massa do Sol, e que todas as suas estrelas se situam numa região com uma dimensão inferior a 6 anos-luz. O Westerlund 1 parece assim ser o aglomerado jovem de maior massa mais compacto identificado até agora na Via Láctea.

Todas as estrelas deste aglomerado que até agora foram analisadas têm massas de, pelo menos, 30 a 40 vezes a massa do Sol. Uma vez que tais estrelas têm vidas relativamente curtas – em termos astronômicos – conclui-se que o Westerlund 1 deve ser muito jovem, com uma idade determinada pelos astrônomos entre 3,5 e 5 milhões de anos, o que o torna claramente um aglomerado recém nascido na nossa Galáxia.

[2] A designação completa desta estrela é  CI* Westerlund 1 W 5.

[3] À medida que as estrelas envelhecem, as reações nucleares que ocorrem no seu interior modificam a sua composição química, os elementos que alimentam as reações gastam-se, enquanto que os produtos das reações se vão acumulando. Esta impressão digital química é inicialmente rica em hidrogênio e nitrogênio e pobre em carbono. É apenas numa idade muito mais avançada das estrelas que a concentração de carbono aumenta, altura em que o hidrogênio e o nitrogênio já estão severamente reduzidos. Pensa-se que é impossível que uma estrela isolada seja simultaneamente rica em hidrogênio, nitrogênio e carbono, como é o caso da Wd 1-5.

Fonte

ESO: Magnetar Formation Mystery Solved?

Artigo Científico

A VLT/FLAMES survey for massive binaries in Westerlund 1 – IV. Wd1-5 – binary product and a pre-supernova companion for the magnetar CXOU J1647-45?

._._.

3 comentários

  1. Nilson Júnior

    Excelente texto. Muito obrigado por postar. 🙂

  2. Geraldo

    Vocês fazem um excelente trabalho neste site.
    Em português, Não há site de astronomia com textos tão bons quanto este.

    Parabéns!

    1. ROCA

      Obrigado pelo reconhecimento, Geraldo. Nosso principal objetivo é justamente este.

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