Uma equipe internacional de cientistas usou o radiotelescópio MeerKAT para observar o batimento cardíaco pulsante do universo à medida que estrelas de nêutrons nascem e formam tempestades de raios que duram milhões de anos.

Os pulsares de rádio são estrelas de nêutrons giratórias das quais podemos observar flashes de ondas de rádio na forma de pulsos de luz de um farol. Com massas de cerca de uma vez e meia a massa do sol e tamanhos de apenas cerca de 25 km, as estrelas de nêutrons são as estrelas mais densas conhecidas. Eles giram extremamente rápido, normalmente uma vez a cada milésimo de segundo a uma vez a cada dez segundos, desacelerando gradualmente à medida que envelhecem.

Agora, uma equipe de astrônomos colaborativos publicou o maior levantamento de pulsares de todos os tempos no Monthly Notices da Royal Astronomical Society .

As estrelas de nêutrons também são os ímãs mais fortes do universo, em média um milhão de vezes mais fortes que o ímã mais forte da Terra. Essas propriedades extremas apresentam uma oportunidade de testar as leis da física com precisão excepcionalmente alta. Mesmo 60 anos após sua descoberta, questões fundamentais sobre a natureza desses objetos exóticos permanecem.

Não há dois pulsares iguais, e o progresso nessas áreas empolgantes da física requer observações sensíveis do maior número possível de pulsares. O projeto "Thousand Pulsar Array" (TPA) é uma colaboração internacional destinada a perseguir esses objetivos, explorando a sensibilidade sem precedentes do radiotelescópio MeerKAT. Isso consiste em 64 antenas no deserto de Karoo, na África do Sul, e é um trampolim para o Square Kilometer Array, no qual o Reino Unido é líder.

As descobertas são publicadas em duas partes, uma das quais é liderada por pesquisadores da Universidade de Manchester, que detalha as descobertas do estudo de mais de um milhão de flashes individuais registrados. A sequência de flashes pode ser visualizada como um trem de pulsos.

O Dr. Patrick Weltevrede, da Universidade de Manchester, disse: “Observar um pulsar é como verificar o pulso de um pulsar, revelando as particularidades de seu 'batimento cardíaco'. Cada pulso individual é diferente em forma e força."

Para alguns pulsares, padrões ordenados de listras diagonais aparecem quando visualizados. Dr. Xiaoxi Song, Ph.D. Um estudante da Universidade de Manchester explica: "A excelente qualidade dos dados do TPA e nossa análise sofisticada nos permitiram revelar esses padrões para muitos pulsares pela primeira vez. Esses padrões podem ser explicados pelas tempestades de raios girando em torno da estrela. As descobertas apontam para algo fundamental sobre como os pulsares operam."

Depois que o pulsar nasce, as tempestades de raios giram em torno da estrela rápida e caoticamente. Depois de alguns milhões de anos, as tempestades com raios se acalmam e os padrões se tornam mais lentos e estáveis. Isso acaba sendo o oposto do que os modelos preveem. Eventualmente, depois de alguns bilhões de anos, os raios pararão completamente e os pulsares não serão mais detectáveis.

A equipa MeerKAT recebeu recentemente o prestigioso Group Award da Royal Astronomical Society, e o projeto TPA atingiu agora um marco extraordinário: observações detalhadas de mais de 1.200 pulsares, representando mais de um terço dos pulsares conhecidos.

No trabalho de acompanhamento, liderado por pesquisadores da Universidade de Oxford, são apresentadas as propriedades estatísticas das formas de pulso. A Dra. Bettina Posselt explica: "Descobrimos que a propriedade mais importante que governa a emissão de rádio de um pulsar é o chamado poder de spin-down. Ele quantifica a energia liberada por uma estrela de nêutrons a cada segundo à medida que sua rotação diminui. Alguns dessa potência de spin-down é usada para produzir as ondas de rádio observadas."

Os modelos preveem que o gás ionizado ao redor da estrela descarrega continuamente no que pode ser comparado a tempestades elétricas, produzindo os pulsos de rádio. Os novos dados indicam que o poder de spin-down influencia o quão alto acima da superfície da estrela de nêutrons ocorre a emissão de rádio e quanta energia as partículas carregadas são dotadas. Como há evidências de que o poder de spin-down diminui com a idade, e os 1.200 pulsares exibem grande variedade no poder de spin-down, os dados do TPA são ideais para estudar o envelhecimento das estrelas de nêutrons.

Os novos dados mostram que mesmo os pulsares com menor poder de spin-down emitem intensa emissão de rádio e podem ser detectados até grandes distâncias. Este resultado sugere que pode haver uma população maior de pulsares ainda a ser descoberta do que o esperado anteriormente.

Os dados da TPA de ambos os projetos estão agora disponíveis ao público. Eles permitem que a comunidade internacional prossiga com estudos adicionais sobre as propriedades desses pulsares e as do espaço interestelar interveniente.