Medição da distância a um pulsar resolve mistérios astrofísicos
2003-08-29
Imagem do Anel de Monogem em raios-X, obtida pelo ROSAT. Crédito: Max-Planck Institute, AAS.
constelação
Designa-se por constelação cada uma das 88 regiões em que se divide a abóbada celeste, por convenção de 1922.
dos Gémeos e parece situar-se no centro de um remanescente de supernovaDesigna-se por constelação cada uma das 88 regiões em que se divide a abóbada celeste, por convenção de 1922.
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).
, circular, chamado Anel de Monogem. Este nome deve-se ao facto do remanescente estender-se pelas constelações dos Gémeos e do Unicórnio, cujos nomes em latim, Gemini e Monoceros, respectivamente, dão origem ao nome de Monogem.
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).
Os pulsares são 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.
muito densas, que rodam sobre si mesmas muito rapidamente, e resultam da explosão de uma supernova. É pois natural assumir que o Anel de Monogem, o remanescente da explosão de uma supernova, é o que resta da explosão da estrelaUma 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.
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.
que criou o pulsar.
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.
Mas, até agora, as estimativas das distâncias ao pulsar e ao Anel de Monogem indicavam que, afinal, estes objectos nada tinham que ver um com o outro - a sua proximidade no céu seria apenas uma coincidência de justaposição. A distância ao pulsar, determinada por métodos indirectos, parecia ser próxima de 2500 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.
, enquanto que a distância ao remanescente de supernova era de apenas 1000 anos-luz.
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.
Um novo trabalho, realizado por W. Brisken (Observatório Nacional de Radioastronomia, EUA) e colaboradores, utilizou o VLBA
Very Large Baseline Array (VLBA)
O VLBA é um sistema de dez radiotelescópios, espalhados pelos EUA continental e os seus territórios nas Ilhas Virgens e no Havai. Os radiotelescópios podem operar simultaneamente e são controlados remotamente em Socorro (Novo México). Cada estação do VLBA consiste numa antena com um prato de 25 m e um edifício de controlo. O VLBA é operado pela NRAO (National Radio Astronomy Observatory).
(acrónimo do inglês Very Long Baseline Array) para fazer medições precisas da posição de PSR B0656+14. O VLBA é um radiointerferómetro com 10 antenas espalhadas pelo continente norte-americano, Havai e Ilhas Virgens, operado pelo Observatório Nacional de Radioastronomia (EUA) e Fundação para a Ciência (EUA).
O VLBA é um sistema de dez radiotelescópios, espalhados pelos EUA continental e os seus territórios nas Ilhas Virgens e no Havai. Os radiotelescópios podem operar simultaneamente e são controlados remotamente em Socorro (Novo México). Cada estação do VLBA consiste numa antena com um prato de 25 m e um edifício de controlo. O VLBA é operado pela NRAO (National Radio Astronomy Observatory).
As observações decorreram durante o período de 2000 a 2002, sendo que a posição do pulsar foi medida para diferentes localizações da Terra na sua órbita
órbita
A órbita de um corpo em movimento é a trajectória que o corpo percorre no espaço.
em torno do SolA órbita de um corpo em movimento é a trajectória que o corpo percorre no espaço.
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.
. Com o VLBA foi possível medir o pequeno desvio na posição aparente do pulsar quando este é observado em lados opostos da órbita anual da Terra. Este efeito, chamado de paralaxeO 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.
paralaxe
A paralaxe é a mudança aparente da posição de um objecto observado, causada por uma mudança da posição do observador
, oferece uma medição directa da distância a um objecto.
A paralaxe é a mudança aparente da posição de um objecto observado, causada por uma mudança da posição do observador
A conclusão a que chegaram foi que o pulsar se encontra a cerca de 950 anos-luz da Terra, essencialmente a mesma distância a que se encontra o remanescente de supernova. Isto significa que o mais certo é PSR B0656+14 e o Anel de Monogem terem sido criados pela mesma explosão de supernova.
Com este problema resolvido, os astrónomos viraram-se para o estudo da estrela 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.
propriamente dita. Utilizando uma variedade de dados obtidos com diferentes telescópios e munidos da nova medição da distância ao pulsar, determinaram que a estrela de neutrões tem entre 25 e 40 km de diâmetro. Nesta pequena esfera está comprimida uma massaPartícula 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.
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
equivalente ao Sol!
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
Estes investigadores conseguiram ainda dar resposta a uma questão antiga sobre raios cósmicos. Os raios cósmicos são partículas subatómicas, ou núcleos atómicos
núcleo atómico
O núcleo dum átomo é a parte central do átomo e é formado por protões e neutrões, ligados pela interacção nuclear forte. Os electrões orbitam à volta do núcleo atómico. Quase toda a massa do átomo está no seu núcleo e este tem carga eléctrica positiva.
, aceleradas quase à velocidade da luzO núcleo dum átomo é a parte central do átomo e é formado por protões e neutrões, ligados pela interacção nuclear forte. Os electrões orbitam à volta do núcleo atómico. Quase toda a massa do átomo está no seu núcleo e este tem carga eléctrica positiva.
velocidade da luz
A velocidade da luz é a rapidez com que se propagam as ondas luminosas (ou radiação electromagnética). No vácuo, é igual a 299 790 km/s, sendo independente do referencial considerado.
. Pensa-se que as ondas de choqueA velocidade da luz é a rapidez com que se propagam as ondas luminosas (ou radiação electromagnética). No vácuo, é igual a 299 790 km/s, sendo independente do referencial considerado.
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.
de remanescentes de supernova são responsáveis por acelerar muitas destas partículas.
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 cientistas podem medir a energia dos raios cósmicos e já tinham reparado num excesso de raios cósmicos dentro de um intervalo de energia específico. Foi então sugerido por alguns investigadores que esse excesso vinha de um único remanescente de supernova, a cerca de 1000 anos-luz, cuja supernova explodiu há 100 000 anos. A principal dificuldade em aceitar esta sugestão residia no facto de não haver um remanescente de supernova candidato.
Agora, as medições realizadas põem PSR B0656+14 e o Anel de Monogem no local exacto e com a idade certa para serem a fonte deste excesso de raios cósmicos.
Fonte da notícia: http://www.nrao.edu/pr/2003/monogem/