Os astrónomos mapearam, pela primeira vez, diretamente o campo magnético que rodeia um pulsar “farol” invulgar, revelando uma estrada cósmica invisível que canaliza as partículas expelidas do remanescente estelar em rápida rotação.
Usando o da NASA Explorador de polarimetria de raios X de imagem (IXPE), os investigadores mediram o campo magnético em torno do pulsar PSR J1101-6101 – apelidado de “Farol” – e confirmaram uma previsão de longa data de que as suas partículas de alta energia fluem ao longo das linhas do campo magnético que se estendem pela Via Láctea. Esta descoberta oferece uma rara visão de como alguns dos objetos mais extremos do universo aceleram as partículas até quase o velocidade da luzde acordo com uma declaração da agência espacial.
Pulsares estão girando rapidamente estrelas de nêutrons — os restos ultradensos deixados para trás quando estrelas massivas explodem como supernovas. Os seus poderosos campos magnéticos canalizam feixes de radiação dos seus pólos magnéticos que varrem o espaço à medida que as estrelas giram, tal como o feixe de um farol.
PSR J1101-6101, que está localizado no centro da Nebulosa do Farol, gira cerca de 16 vezes por segundo e está viajando em velocidades supersônicas após receber um poderoso chute do supernova que o criou. À medida que atravessa o gás interestelar, deixa para trás uma cauda brilhante de raios X enquanto produz um filamento estreito que se projeta quase perpendicularmente à sua direção de deslocamento. Os astrônomos suspeitavam há muito tempo que esta estrutura incomum rastreava elétrons energéticos escapando ao longo do Via Láctea campo magnético.
“Queríamos testar essa teoria”, disse Jack Dinsmore, principal autor do estudo e estudante de graduação na Universidade de Stanford, no comunicado. “A ‘arma fumegante’ viria medindo a polarização da luz, que indica a campo magnético direção. Se o campo magnético apontar ao longo do filamento, isso confirma que as partículas do filamento estão fluindo ao longo do campo.”
Ao contrário dos telescópios convencionais de raios X, o IXPE mede a polarização dos raios X – a orientação preferida dos seus campos eléctricos – permitindo aos cientistas reconstruir a geometria de campos magnéticos de outra forma invisíveis. Porque o Nebulosa do Farol é relativamente fraco em raios X, os pesquisadores desenvolveram novas técnicas de análise para extrair o máximo de informação possível das observações.
A equipe descobriu que o campo magnético corre paralelo a um filamento extraordinariamente longo que se estende para longe do pulsar, confirmando que partículas de alta energia fluem ao longo das linhas do campo magnético. Mas as observações também revelaram uma reviravolta inesperada: o campo é muito mais organizado do que os cientistas previram. O sinal de polarização invulgarmente forte sugere que o filamento contém muito menos turbulência magnética do que os modelos atuais prevêem, oferecendo uma nova visão sobre como os pulsares em movimento rápido injetam partículas energéticas na galáxia circundante.
“A impressionante divergência nas orientações do campo magnético observada entre rádio e Comprimentos de onda de raios X fornece evidências convincentes da natureza altamente estruturada desses objetos”, disse Niccolò Bucciantini, coautor do estudo do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica, no comunicado. “Isso marca a primeira indicação clara de que partículas de energias diferentes ocupam regiões distintas dentro do sistema, sugerindo a presença de mecanismos de aceleração múltiplos, e potencialmente muito diferentes, em ação.”
Suas descobertas foram publicado em 9 de julho no The Astrophysical Journal.
