Descobertas duas caudas em raios-X emanando da estrela de neutrões Geminga

2003-08-07

Em cima: imagem em raios-X da estrela de neutrões Geminga, obtida pelo XMM-Newton. Em baixo: modelo computadorizado da onda de choque provocada por Geminga, para 4 valores do ângulo de inclinação em relação à linha de visão. Crédito: ESA & Patrizia Caraveo.
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.
mede apenas cerca de 20 a 30 km de diâmetro, e não é mais do que o objecto central restante de uma explosão de 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).
. Geminga é uma das 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.
mais próximas da Terra, a uma distância de de cerca de 500 anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
. A maioria das estrelas de neutrões emite no 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.
, na forma de pulsos regulares. Mas, curiosamente, Geminga é uma estrela de neutrões “silenciosa” no rádio. No entanto, emite fortíssimos pulsos em raios gama
raios gama
Os raios gama são a componente mais energética e mais penetrante de toda a radiação electromagnética. Os fotões gama possuem energias elevadíssimas, tipicamente superiores a 10 keV, às quais correspondem comprimentos de onda inferiores a umas décimas do Ångstrom. Este tipo de radiação é, por exemplo, emitido espontaneamente por núcleos atómicos de algumas substâncias radioactivas.
, o que faz dela uma das fontes mais brilhantes em raios gama de todo o céu.

Geminga tem uma idade de cerca de 350 000 anos e desloca-se no espaço a cerca de 120 km/s. Ao deslocar-se na sua trajectória no espaço, a estrela provoca uma onda choque que comprime o gás do meio interestelar
meio interestelar
O meio interestelar é constituído por toda a matéria existente no espaço entre as estrelas. Cerca de 99% da matéria interestelar é composta por gás, sendo os restantes 1% dominados pela poeira. A massa total do gás e da poeira do meio interestelar é cerca de 15% da massa total da matéria observável da nossa galáxia, a Via Láctea. A matéria do meio interestelar existe em diferentes regimes de densidade e temperatura, como por exemplo as nuvens moleculares (frias e densas) ou o gás ionizado (quente e ténue).
e 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.
nele embebido, amplificando-o por um factor de 4.

Patrizia Caraveo, do Instituto de Astrofísica Espacial e Física Cósmica (Milão, Itália), e os seus colaboradores determinaram que as caudas, com uma extensão de 3 biliões de quilómetros, visíveis em raios-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.
nas imagens de Geminga obtidas pelo telescópio espacial de 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.
(ESA
European Space Agency (ESA)
A Agência Espacial Europeia foi fundada em 1975 e actualmente conta com 15 países membros, incluindo Portugal.
), são provocadas por electrões
electrão
Partícula elementar pertencente à família dos leptões - partículas sujeitas à interacção nuclear fraca, electromagnética e gravitacional. Os electrões possuem carga eléctrica negativa e encontram-se nos átomos de todos os elementos químicos, orbitando à volta do núcleo atómico, que possui carga eléctrica positiva.
de alta energia que, ao serem agarrados pelo intenso campo magnético, emitem raios-X. Estes electrões são criados muito próximo da estrela. A extraordinária velocidade de rotação de Geminga cria um ambiente extremo no qual electrões e positrões
positrão
O positrão é a antipartícula do electrão.
são acelerados
aceleração
A aceleração é a taxa de variação da velocidade de um corpo com o tempo.
a altas energias, aniquilando-se e dando origem aos raios gama.

Julgava-se que todos estes electrões de alta energia eram convertidos em raios gama. Contudo, a existência de caudas vem mostrar que nem todos os electrões são convertidos em raios gama. Pelo contrário, conseguem escapar da estrela, formando estas caudas brilhantes nos bordos da onda de choque
onda de choque
Uma onda de choque é uma variação brusca da pressão, temperatura e densidade de um fluído, que se desenvolve quando a velocidade de deslocação do fluído excede a velocidade de propagação do som.
.

Os estudos sobre Geminga revestem-se de particular importância. A maioria das fontes de raios gama conhecidas no Universo carecem ainda de identificação quanto ao tipo de objecto celeste que lhes está na origem. Alguns astrónomos acreditam que uma fracção significativa destas fontes pode ser do tipo Geminga, isto é, estrelas de neutrões “silenciosas” em rádio. De facto, o número de objectos nesta classe tem vindo a aumentar, e conhecem-se hoje já uma dúzia de estrelas de neutrões semelhantes a Geminga, mas só esta exibe caudas de electrões!

Fonte da notícia: http://www.esa.int/export/esaCP/SEMQB4YO4HD_index_0.html