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Astrônomos encontram magnetar próximo a buraco negro

Estrela de nêutrons pode ajudar a testar a teoria da relatividade geral de Einstein

 

cortesia de NRAO/AUI
Nuvens de gás rodopiam ao redor do buraco negro no centro da Via Láctea (visto aqui em emissão de rádio). 


 

 
Por Eugenie Samuel Reich e revista Nature 

Da revista Nature

Dale Frail não conseguiu resistir à perspectiva de observar um buraco negro engolindo sua presa. Frail, responsável pelo radiotelescópio Very Large Array (VLA) perto de Socorro no Novo México, viu um relatório no mês passado sobre uma longa explosão de raios-X emanando do centro da Via Láctea, lar de um buraco negro supermassivo chamado de Sagitário A* (Sgr A*). Astrônomos especulavam se a explosão poderia ser um sinal de que uma nuvem de gás que estava sendo rastreada estava na espiral de morte para dentro do buraco negro.  

Frail estava cético. A morte da nuvem não era esperada até entre setembro deste ano e março de 2014, mas não queria arriscar perder o evento. Poucas horas após ler o relatório, ele já havia posicionado o VLA na cena, e não viu nada impressionante. Frail ficou intrigado. Se a explosão não era a chegada da nuvem de gás, então era o quê?

Uma resposta logo veio de outros telescópios que observavam o drama no centro da galáxia: a explosão vinha de um magnetar, um tipo altamente magnetizado de pulsar, que é uma estrela de nêutrons em rotação. Os pulsos regulares de rádio do magnetar poderiam ser usados para medir a curvatura do espaço-tempo perto do buraco negro monstruoso e testar previsões da teoria geral da relatividade de Einstein.

“Existe um grande interesse em encontrar pulsares ao redor de buracos negros supermassivos, e esse é o primeiro exemplo”, declara Geoffrey Bower, radioastrônomo da University of California, Berkeley, que conduziu as recentes observações do VLA. “Podemos aprender muito com isso”.

A descoberta acidental do magnetar é um subproduto da mobilização dos astrônomos com a chegada da nuvem de gás, batizada de G2. A nuvem, que tem aproximadamente três vezes a massa da Terra, foi observada pela primeira vez perto de Sgr A* em 2012 (e depois foi encontrada em dados de 2002). Sua chegada daria indícios sobre como objetos acrescem no disco rodopiante ao redor de um buraco negro, além de oferecer a primeira chance para astrônomos medirem o tempo para objetos serem capturados e engolidos.

Cada centelha de emissões de Sgr A* dispara uma enxurrada de especulações, intensificando o ciclo comum de observações e acompanhamentos coordenados que caracterizam a astronomia de altas-energias. Muitos diretores de telescópios estão agendando monitoramentos adicionais do Centro Galáctico. O VLA, por exemplo, já está escaneando rádio frequências ao redor de Sgr A* a cada dois meses, e fará isso todos os meses quando o G2 chegar. 

“Eu não acho que já existiu um número tão grande de telescópios observando o Centro Galáctico”, observa Stefan Gillessen, astrônomo do Instituto Max Planck para Física Extraterrestre em Garching, na Alemanha, que relatou no ano passado que a G2 estava em curso para Sgr A*.

É provável que o frenesi de observações prejudique observações agendadas regularmente, e alguns astrônomos se preocupam: talvez o retorno seja decepcionante. Andrea Ghez, astrônoma que estuda a G2 na University of California, Los Angeles, conta que suas observações em infravermelho em Mauna Kea, no Havaí, sugerem que a G2 pode não ser uma nuvem de gás, mas uma estrela envolvida por gás. Se ela estiver certa, Sgr A* pode engolir parte do gás, mas a estrela propriamente dita teria momento suficiente para escapar das garras do buraco negro. O resultado seria uma efervescência, um borbulhar galáctico, e não fogos de artifício. “Só estou preocupada com exageros”, comenta ela.

Mas o foco no Centro Galáctico foi inesperadamente útil. A explosão relatada de raios-X fez Fiona Harrison, astrônoma que conduz o satélite NuSTAR  (sigla para ‘Telescópio de Espectroscopia Nuclear’, em tradução aproximada), a focar o telescópio em Sgr A*. Assim como Frail, Harrison duvidava da relação entre a explosão com a G2, mas ela acreditou que a capacidade de localizar precisamente os eventos no tempo do NuSTAR pudesse esclarecer a situação. E assim, em 26 de abril, o NuSTAR detectou um sinal de raios-X piscando a cada 3,76 segundos – o sinal de um pulsar girando a essa taxa. Então, em 29 de abril, o Observatório de Raios-X Chandra localizou o magnetar a uma distância de pelo menos 0,12 parsecs (0,38 anos-luz) do buraco negro – perto, mas muito mais distante que o G2.

 

Em 4 de maio, observações feitas pelo NuSTAR e pelo Swift, o telescópio espacial da Nasa que observou a explosão original, identificaram o objeto de maneira conclusiva como um magnetar ao mostrar uma redução gradual em sua taxa de rotação. Essa redução é consistente com a presença do alto campo magnético que permite à estrela irradiar energia mais rápido que um pulsar normal.   

 

Catorze magnetares, incluindo este, foram encontrados na região geral do Centro Galáctico. Esse grande número apoia a ideia de que magnetares tendem a se formar dos restos mortais das estrelas brilhantes e pesadas que são comuns por lá, explica Chryssa Kouveliotou, especialista em magnetares do Centro Marshall de Voos Espaciais da Nasa em Huntsville, Alabama.

 

A descoberta também dá a astrônomos uma ferramenta para estudar as condições nas proximidades de buracos negros supermassivos. De acordo com a teoria geral da relatividade de Einstein, relógios em campos gravitacionais se movimentam mais devagar, como resultado da curvatura do espaço-tempo. Então se um magnetar estiver seguindo uma órbita elíptica ao redor de um buraco negro, a velocidade de sua rotação semelhante à de um relógio deveria aumentar e diminuir conforme sua distância do buraco negro varia – um efeito que, com sorte, poderia ser desemaranhado, distinguido da redução gradual provocada pelo campo magnético do magnetar.

Frail sugere que a descoberta do magnetar mostra que toda a empolgação pelo G2 é justificada. Astrônomos observando o G2 declaram que a nuvem em si poderia trazer muito mais entusiasmo quando finalmente atingir o Centro Galáctico. Eles continuam impávidos diante do fato de que um dos primeiro sinais aparentes de sua chegada pareceu ser algo completamente diferente. “Eu queria que todos os nossos experimentos fracassados fossem bons assim”, conclui Frail.

Este artigo foi reproduzido com permissão da revista Nature. O artigo foi publicado pela primeira vez em 15 de maio de 2013.

Sciam16mai2013