Um estranho sinal emitido para a Terra por uma estrela morta pode finalmente ser explicado: WebCuriosos

De dentro de uma teia brilhante que se expande para fora de uma explosão épica, uma estrela morta emite pulsos de luz de rádio na Terra.

Este é o Pulsar do Caranguejo, e dentro de seus pulsos de rádio há um sinal estranho que tem intrigado os astrônomos por anos. Chamado de padrão zebra, parece um estranho espaçamento de faixas de comprimento de onda quando representado graficamente, lembrando as listras pontiagudas em zigue-zague de uma zebra.

Nada mais no espaço tem uma emissão igual a esta, e os astrónomos têm procurado uma explicação desde que o padrão foi observado pela primeira vez há quase duas décadas.

Agora, um astrofísico teórico pensa que pode ter resolvido o mistério.

É, diz Mikhail Medvedev, da Universidade do Kansas, um padrão de interferência gerado pela difração da luz por diferentes densidades de plasma dentro da magnetosfera do pulsar.

“Se você tem uma tela e uma onda eletromagnética passa, a onda não se propaga diretamente”, Medvedev explica.

“Na óptica geométrica, as sombras projetadas pelos obstáculos se estenderiam indefinidamente – se você estiver na sombra, não há luz; fora dela, você vê luz. Mas a óptica das ondas introduz um comportamento diferente – as ondas contornam os obstáculos e interferem umas nas outras , criando uma sequência de franjas brilhantes e escuras devido a interferências construtivas e destrutivas.”

O Pulsar do Caranguejo é o remanescente agitado de uma supernova a cerca de 6.200 anos-luz de distância que floresceu no céu da Terra em 1054 dC. Foi a morte espetacular de uma estrela massiva que ejetou seu material externo num espirro violento. O núcleo no centro da estrela – já não suportado pela pressão externa da fusão – entrou em colapso sob a gravidade para formar uma estrela de neutrões.

Estes objetos ultradensos são minúsculos, sendo que os mais pesados ​​acumulam até 2,3 vezes a massa do Sol numa esfera com apenas 20 quilómetros (12 milhas) de diâmetro. Um pulsar é um tipo de estrela de nêutrons que emite jatos de ondas de rádio de seus pólos. À medida que a estrela gira a velocidades incríveis, estes jatos são como feixes de farol que passam pela Terra de tal forma que a estrela parece pulsar.

O Pulsar Caranguejo tem um período de rotação de cerca de 33 milissegundos, o que significa que pulsa cerca de 30 vezes por segundo.

frameborder=”0″ permitir=”acelerômetro; reprodução automática; gravação na área de transferência; mídia criptografada; giroscópio; imagem em imagem; web-share” referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin” permitir tela cheia>

Os astrónomos têm estudado este pulsar desde a sua descoberta na década de 1960, no meio da bolha de detritos em expansão, tornando-o na primeira estrela a estar ligada com segurança a um evento de supernova. Ele ainda tem seus mistérios mais de meio século depois: o misterioso padrão de zebra não foi descoberto até 2007, e cara, era um enigma.

“É muito brilhante, em praticamente todas as bandas de ondas”, Medvedev diz. “Este é o único objeto que conhecemos que produz o padrão zebra, e só aparece em um único componente de emissão do Pulsar Caranguejo. O pulso principal é um pulso de banda larga, típico da maioria dos pulsares, com outros componentes de banda larga comuns às estrelas de nêutrons. . No entanto, o interpulso de alta frequência é único, variando entre 5 e 30 gigahertz – frequências semelhantes às de um forno de microondas.”

Como observamos o pulsar tão atentamente há tanto tempo, há uma grande quantidade de dados de observação disponíveis. Medvedev pegou esses dados e, partindo do pressuposto de que o padrão zebra representa uma franja de difração, desenvolveu um modelo baseado em óptica de onda para calcular a densidade do plasma do pulsar.

O modelo replicou com precisão as observações, fornecendo uma explicação hábil para o estranho comportamento do pulsar. À medida que as ondas de rádio são emitidas pelo pulsar, descobriu Medvedev, as interações entre o plasma e o campo magnético produzem um padrão de interferência de difração que se parece com listras de zebra em zigue-zague.

“Um padrão de difração típico produziria franjas uniformemente espaçadas se tivéssemos apenas uma estrela de nêutrons como escudo,” Medvedev diz.

“Mas aqui, o campo magnético da estrela de nêutrons gera partículas carregadas que constituem um plasma denso, que varia com a distância da estrela. À medida que uma onda de rádio se propaga através do plasma, ela passa por áreas diluídas, mas é refletida pelo plasma denso. frequência: As frequências baixas refletem em raios grandes, lançando uma sombra maior, enquanto as frequências altas criam sombras menores, resultando em diferentes espaçamentos de franjas.”

O modelo pode representar uma nova ferramenta para medir a densidade do plasma dentro das magnetosferas de pulsares e outros ambientes extremos onde padrões de difração podem ser encontrados. Embora não haja nada no céu como o Pulsar do Caranguejo, existem outros lugares e maneiras de aplicar o modelo.

“O Pulsar do Caranguejo é algo único – é relativamente jovem para os padrões astronômicos, tem apenas cerca de mil anos e é altamente energético.” Medvedev diz.

“Mas não está sozinho; conhecemos centenas de pulsares, com mais de uma dúzia que também são jovens. Pulsares binários conhecidos, que foram usados ​​para testar a teoria da relatividade geral de Einstein, também podem ser explorados com o método proposto. Esta pesquisa pode de fato ampliar nossas técnicas de compreensão e observação de pulsares, especialmente os jovens e energéticos.”

A pesquisa foi publicada em Cartas de revisão física.