Cientistas descobrem os raios gama com a maior energia alguma vez emitidos por um pulsar

Os cientistas que utilizam o observatório H.E.S.S., na Namíbia, detetaram os raios gama com maior energia alguma vez emitidos por uma estrela morta chamada de "pulsar". Saiba mais aqui!

imagem ilustrativa
Os pulsares são os restos mortais de estrelas que explodiram numa supernova.

A energia destes raios gama atingiu os 20 tera-eletrão-volts, ou seja, cerca de 10 triliões de vezes a energia da luz visível. Esta observação é difícil de conciliar com a teoria da produção de tais raios gama pulsantes, como relata a equipa internacional na revista Nature Astronomy.

Quando as estrelas explodem em supernovas e se transformam em pulsares, as explosões deixam para trás uma minúscula estrela morta com um diâmetro de apenas 20 km, girando extremamente depressa e dotada de um enorme campo magnético.

"Estas estrelas mortas são quase inteiramente constituídas por neutrões e são incrivelmente densas: uma colher de chá do seu material tem uma massa de mais de cinco mil milhões de toneladas, ou seja, cerca de 900 vezes a massa da Grande Pirâmide de Gizé", explica a cientista do H.E.S.S. Emma de Oña Wilhelmi, coautora do estudo e que trabalha no DESY.

Como funcionam os pulsares?

Os pulsares emitem feixes rotativos de radiação eletromagnética, um pouco como faróis cósmicos. Se o seu feixe varre o nosso Sistema Solar, vemos flashes de radiação a intervalos de tempo regulares. Estes flashes, também chamados pulsos de radiação, podem ser procurados em diferentes bandas de energia do espetro eletromagnético.

Os cientistas pensam que a fonte desta radiação são eletrões rápidos produzidos e acelerados na magnetosfera do pulsar, enquanto viajam em direção à sua periferia. A magnetosfera é constituída por plasma e campos eletromagnéticos que rodeiam e co-rotam com a estrela.

Na sua viagem para o exterior, os eletrões adquirem energia e libertam-na sob a forma dos feixes de radiação observados, diz Bronek Rudak do Centro Astronómico Nicolaus Copernicus (CAMK PAN) na Polónia, também coautor do estudo.

O pulsar Vela, localizado no céu meridional na constelação Vela, é o pulsar mais brilhante na banda rádio do espetro eletromagnético e a fonte persistente mais brilhante de raios gama cósmicos na gama dos giga-eletrão-volts (GeV). Gira cerca de onze vezes por segundo.

No entanto, acima de alguns GeV, a sua radiação termina abruptamente, presumivelmente porque os eletrões atingem o fim da magnetosfera do pulsar e escapam dela. Mas a história não acaba aqui: utilizando observações profundas com o H.E.S.S., foi agora descoberta uma nova componente de radiação a energias ainda mais elevadas, com energias até dezenas de tera-eletrão-volts (TeV).

"Isto é cerca de 200 vezes mais energético do que toda a radiação alguma vez detetada a partir deste objeto", diz o coautor Christo Venter da Universidade North-West na África do Sul. Esta componente de energia muito elevada aparece nos mesmos intervalos de fase que a observada na gama dos GeV.

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No entanto, para atingir estas energias, os eletrões podem ter de viajar ainda mais longe do que a magnetosfera, mas o padrão de emissão rotacional tem de permanecer intacto.

"Este resultado desafia os nossos conhecimentos anteriores sobre os pulsares e exige que se repense o funcionamento destes aceleradores naturais", afirma Arache Djannati-Atai, do laboratório Astroparticle & Cosmology (APC), em França, que liderou a investigação.

Seja qual for a explicação, para além dos seus outros superlativos, o pulsar Vela detém agora oficialmente o recorde de pulsar com os raios gama de maior energia descobertos até à data.

"Esta descoberta abre uma nova janela de observação para a deteção de outros pulsares na gama das dezenas de teraelectrões-volt com os atuais e futuros telescópios de raios gama mais sensíveis, abrindo assim caminho para uma melhor compreensão dos processos de aceleração extrema em objetos astrofísicos altamente magnetizados", afirma Djannati-Atai.