XMM-Newton mede magnetismo de uma estrela morta

2003-06-25

A estrela de neutrões 1E1207.4-5209 é o objecto amarelo brilhante no centro desta imagem obtida pela câmara European Photon Imaging Camera (EPIC) a bordo do observatório de raios-X XMM-Newton. Estima-se que existam cerca de 100 000 000 de estrelas de neutrões na Galáxia, mas, até agora, só 1400 foram descobertas através da emissão rádio, e destas, só se conhecem cerca de 50 que emitem raios-X. Crédito: ESA/CESR.
Uma estrela
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
de neutrões
neutrão
Partícula que, juntamente com o protão, constitui os núcleos atómicos. Exceptuando o hidrogénio, todos os átomos têm neutrões, e é o número de neutrões que determina o isótopo de determinado elemento químico. Os neutrões têm carga eléctrica neutra. Os neutrões são formados por três quarks (dois "d" e um "u"), são bariões (e hadrões) e o seu spin é um número semi-inteiro. Os neutrões livres declinam por decaímento beta, com um tempo de semi-vida de 10,8 minutos, originando um protão, um electrão e um neutrino. No núcleo atómico, o neutrão é tão estável quanto o protão.
é um objecto muito denso, com a massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
equivalente à massa do nosso Sol
Sol
O Sol é a estrela nossa vizinha, que se encontra no centro do Sistema Solar. Trata-se de uma estrela anã adulta (dita da sequência principal) de classe espectral G. A temperatura na sua superfície é aproximadamente 5800 graus centígrados e o seu raio atinge os 700 mil quilómetros.
, mas numa esfera de apenas 20 a 30 km de diâmetro. Resulta da explosão de uma supernova
supernova
Uma supernova é a explosão de uma estrela no final da sua vida. As explosões de supernova são de tal forma violentas e luminosas que o seu brilho pode ultrapassar o brilho de uma galáxia inteira. Existem dois tipos principais de supernova: as supernovas Tipo Ia, que resultam da explosão duma estrela anã branca que, no seio de um sistema binário, rouba matéria da estrela companheira até a sua massa atingir o limite de Chandrasekhar e então colapsa; e as supernovas Tipo II, que resultam da explosão de uma estrela isolada de massa elevada (com massa superior a cerca de 4 vezes a massa do Sol) que esgotou o seu combustível nuclear e expeliu as suas camadas externas, restando apenas um objecto compacto (uma estrela de neutrões ou um buraco negro).
, o último estágio de uma estrela de massa elevada: quando a estrela explode, o seu núcleo colapsa, e o que resta é uma esfera de neutrões, muito quente e muito densa, que roda a uma velocidade incrível.

Apesar de ser uma classe de objectos extremamente familiar, individualmente, as estrelas de neutrões
estrela de neutrões
Uma estrela de neutrões é o remanescente de uma estrela de massa elevada que explodiu como supernova. Trata-se de um objecto muito compacto constituído essencialmente por neutrões, com apenas cerca de 10 a 20 km de diâmetro, uma densidade média entre 1013 e 1015 g/cm3, uma temperatura central de 109 graus e um intenso campo magnético de 1012 gauss.
ainda não foram bem estudadas. Quando nascem, são extremamente quentes, mas arrefecem rapidamente. Por isso é que são tradicionalmente estudadas através das suas emissões em rádio
rádio
O rádio é a banda do espectro electromagnético de maior comprimento de onda (menor frequência) e cobre a gama de comprimentos de onda superiores a 0,85 milímetros. O domínio do rádio divide-se no submilímetro, milímetro, microondas e rádio.
, e são poucas as estrelas de neutrões suficientemente quentes para emitirem radiação
radiação electromagnética
A radiação electromagnética, ou luz, pode ser considerada como composta por partículas (os fotões) ou ondas. As suas propriedades dependem do comprimento de onda: ondas ou fotões com comprimentos de onda mais longos traduzem radiação menos energética. A radiação electromagnética, ou luz, é usualmente descrita como um conjunto de bandas de radiação, como por exemplo o infravermelho, o rádio ou os raios-X.
de alta energia, como a radiação X
raios-X
A radiação X é a radiação electromagnética cujo comprimento de onda está compreendido entre o ultravioleta e os raios gama, ou seja, pertence ao intervalo de aproximadamente 0,1 Å a 100 Å. Descobertos em 1895, os raios-X tambêm são, por vezes, chamados de raios de Röntgen em homenagem ao seu descobridor. A radiação X é altamente penetrante, o que a torna muito útil, por exemplo, para obter radiografias.
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Uma das estrelas de neutrões quente é 1E1207.4-5209. Utilizando a mais longa observação de um objecto galáctico pelo XMM-Newton
X-ray Spectroscopy Multi-Mirror Mission (XMM-Newton)
Satélite de raios-X da Agência Espacial Europeia colocado em órbita no dia 10 de Dezembro de 1999, com a ajuda de um foguetão Ariane 5. Este satélite é o segundo de uma série de missões no âmbito do programa espacial europeu de longo termo Horizon 2000.
, G. Bignami (Centro de Estudos Espaciais de Radiação, França) e a sua equipa puderam medir directamente o campo magnético
campo magnético
O campo magnético é a região em torno de um corpo na qual é detectada uma força magnética. Os campos magnéticos actuam apenas em partículas electricamente carregadas. Campos magnéticos fracos são por exemplo gerados por efeito de dínamo no interior dos planetas e luas, enquanto que campos magnéticos mil milhões de vezes mais fortes podem ser gerados em estrelas e galáxias. Os campos magnéticos são capazes de controlar o movimento de gás ionizado e até moldar a forma dos corpos por eles actuados.
desta estrela. Os raios-X emitidos por 1E1207.4-5209 têm de passar através do campo magnético da estrela antes de se escaparem para o espaço. No caminho, partículas no campo magnético da estrela podem absorver alguns dos raios-X, dando origem às riscas de absorção
risca de absorção
Uma risca de absorção é uma risca escura no espectro de luz. Corresponde à diminuição da intensidade da radiação num determinado comprimento de onda devido à absorção de energia para a transição de um electrão de um nível energético mais baixo para um nível energético mais elevado de um átomo ou molécula. As riscas de absorção, tal como as de emissão, contêm informação sobre a composição química e as condições físcicas do material que as produzem.
da ressonância de ciclotrão no espectro da estrela de neutrões. Foi através destas riscas que esta equipa de astrónomos mediu o campo magnético de 1E1207.4-5209.

Todos os valores prévios de campos magnéticos de estrelas de neutrões foram estimados indirectamente, por um dos seguintes métodos: assumindo teorias e modelos que descrevem o colapso gravitacional
colapso gravitacional
Processo pelo qual uma estrela ou outro objecto celeste implode por acção do seu prório campo gravítico, resultando num objecto que é muito menor e muito mais denso do que o objecto original. O colapso gravitacional é o processo pelo qual se formam estrelas e aglomerados de estrelas, a partir de nuvens interestelares de gás e poeira, galáxias, ou ainda buracos negros.
de estrelas de massa elevada; ou estudando a desaceleração da rotação da estrela de neutrões utilizando dados observacionais de rádio.

No caso de 1E1207.4-5209, este novo método directo revelou que o campo magnético da estrela de neutrões é 30 vezes mais fraco do que as previsões baseadas em métodos indirectos. Como explicar este facto?

Os astrónomos podem medir a taxa a que estrelas de neutrões individuais desaceleram. Até agora, sempre assumiram que a causa do desaceleração era a fricção entre o campo magnético da estrela e o meio envolvente. Neste caso, a única conclusão é que algo mais está a desacelerar a estrela de neutrões – mas o quê? Pode-se especular que talvez um pequeno disco de restos da supernova, à volta da estrela, crie este factor adicional.

O resultado levanta ainda a questão: é 1E1207.4-5209 um caso único, ou simplesmente o primeiro representante desta classe de objectos agora descobertos?

Fonte da notícia: http://www.esa.int/export/esaCP/SEM1E0T1VED_index_0.html