Cientistas descobrem origem de pulsos de rádio misteriosos na Via Láctea

Ao longo da última década, cientistas detectaram um fenômeno intrigante: pulsos de rádio vindos de dentro da nossa galáxia, a Via Láctea, que pulsavam a cada duas horas, como um batimento cardíaco cósmico. As explosões de rádio longas, que duravam entre 30 e 90 segundos, pareciam vir da direção da constelação Ursa Maior, onde está localizado o Grande Carro.

Agora, astrônomos identificaram a surpreendente origem desses pulsos de rádio incomuns: uma estrela morta, chamada anã branca, que está em órbita próxima de uma pequena e fria estrela anã vermelha.

As anãs vermelhas são o tipo mais comum de estrela no cosmos. As duas estrelas, conhecidas coletivamente como ILTJ1101, estão orbitando uma à outra tão próximas que seus campos magnéticos interagem, emitindo o que é conhecido como transiente de rádio de longo período, ou LPT.

Anteriormente, as explosões de rádio longas eram rastreadas apenas até estrelas de nêutrons, os densos remanescentes deixados após uma explosão estelar colossal. Mas a descoberta, descrita em um estudo publicado na quarta-feira na revista Nature Astronomy, mostra que os movimentos das estrelas dentro de um par estelar também podem criar raros LPTs.

“Estabelecemos pela primeira vez quais estrelas produzem os pulsos de rádio em uma nova classe misteriosa de ‘transientes de rádio de longo período’”, disse a autora principal do estudo, Dra. Iris de Ruiter, pesquisadora de pós-doutorado na Universidade de Sydney, na Austrália.

As observações sem precedentes de explosões de rádio tão brilhantes e longas desse sistema binário de estrelas são apenas o começo, dizem os astrônomos. A descoberta pode ajudar os cientistas a entender melhor quais tipos de estrelas são capazes de produzir e enviar pulsos de rádio através do cosmos — e, neste caso, revelar a história e a dinâmica de duas estrelas entrelaçadas.

Juntas numa dança estelar

Para resolver esse mistério da Via Láctea, de Ruiter desenvolveu um método para identificar pulsos de rádio que duravam de segundos a minutos nos arquivos do Low-Frequency Array Telescope, ou LOFAR, uma rede de radiotelescópios em toda a Europa. É o maior conjunto de rádio que opera nas frequências mais baixas detectáveis da Terra.

De Ruiter, que desenvolveu seu método enquanto era estudante de doutorado na Universidade de Amsterdam, descobriu um único pulso em observações feitas em 2015. Em seguida, focando na mesma região do céu, encontrou mais seis pulsos. Todos eles pareciam se originar de uma tênue estrela anã vermelha. Mas de Ruiter não achava que a estrela seria capaz de produzir ondas de rádio por si só. Algo mais tinha que estar instigando isso.

Os pulsos diferiam das explosões rápidas de rádio (FRBs), que são flashes incrivelmente brilhantes de ondas de rádio que duram milissegundos. Quase todas as FRBs se originam fora de nossa galáxia e, embora algumas delas se repitam, muitas parecem ser eventos únicos, disse de Ruiter. As explosões rápidas de rádio também são muito mais luminosas.

“Os pulsos de rádio são muito semelhantes às FRBs, mas cada um tem comprimentos diferentes”, disse o coautor do estudo Charles Kilpatrick, professor assistente de pesquisa no Centro de Exploração Interdisciplinar e Pesquisa em Astrofísica da Universidade Northwestern, em um comunicado. “Os pulsos têm energias muito mais baixas que as FRBs e geralmente duram vários segundos, em oposição às FRBs que duram milissegundos. Ainda há uma grande questão sobre se existe um continuum de objetos entre os transientes de rádio de longo período e as FRBs, ou se são populações distintas.”

De Ruiter e seus colegas realizaram observações de acompanhamento da estrela anã vermelha usando o Telescópio de Múltiplos Espelhos de 6,5 metros no Observatório MMT no Monte Hopkins, no Arizona, bem como o instrumento LRS2 no Telescópio Hobby-Eberly, localizado no Observatório McDonald nas Montanhas Davis, no Texas. As observações mostraram que a anã vermelha estava se movendo rapidamente para frente e para trás, e seu movimento correspondia ao período de duas horas entre os pulsos de rádio, disse Kilpatrick.

O movimento de vai e vem era devido à gravidade de outra estrela puxando a anã vermelha. Os pesquisadores conseguiram medir os movimentos e calcular a massa da estrela companheira, que determinaram ser uma anã branca. A equipe descobriu que as duas estrelas, localizadas a 1.600 anos-luz da Terra, pulsavam juntas enquanto orbitavam um centro comum de gravidade, completando uma órbita a cada 125,5 minutos.

Decifrando pulsos misteriosos

A equipe de pesquisa acredita que existem duas possíveis causas para as pulsações. Ou a anã branca possui um forte campo magnético que libera regularmente as pulsações, ou os campos magnéticos da estrela anã vermelha e da anã branca interagem durante suas órbitas.

A equipe planeja observar ILTJ1101 e estudar qualquer luz ultravioleta que possa emanar do sistema, o que poderia revelar mais sobre como as duas estrelas interagiram no passado. De Ruiter também espera que a equipe possa observar o sistema em luz de rádio e raios-X durante um evento de pulsação, o que poderia esclarecer a interação entre os campos magnéticos.

“No momento, os pulsos de rádio desapareceram completamente, mas podem voltar novamente mais tarde”, disse de Ruiter.

“Estamos começando a encontrar alguns desses LPTs em nossos dados de rádio”, disse o coautor do estudo, Dr. Kaustubh Rajwade, astrônomo de rádio do departamento de física da Universidade de Oxford, em um comunicado. “Cada descoberta nos revela algo novo sobre os objetos astrofísicos extremos que podem criar a emissão de rádio que vemos.”

Outros grupos de pesquisa encontraram 10 sistemas emissores de pulsos longos de rádio nos últimos anos, e estão tentando determinar o que os cria, pois os pulsos, todos originados na Via Láctea, “são diferentes de tudo que conhecíamos antes”, disse de Ruiter.

Diferentemente das explosões curtas produzidas por pulsares, ou estrelas de nêutrons que giram rapidamente, os LPTs podem durar de alguns segundos a quase uma hora, disse Natasha Hurley-Walker, astrônoma de rádio e professora associada no núcleo da Universidade Curtin do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia na Austrália. Hurley-Walker não participou do novo estudo.

“Olhando para trás, fontes de rádio transientes estimularam algumas das descobertas mais empolgantes em astrofísica: a descoberta de pulsares e, portanto, estrelas de nêutrons, a descoberta de FRBs que desbloquearam a capacidade de medir a matéria invisível entre galáxias, e agora a descoberta de LPTs, onde estamos apenas na ponta do iceberg em termos do que eles nos dirão”, disse Hurley-Walker por e-mail. “O que é fascinante para mim é que agora que sabemos que essas fontes existem, estamos realmente as encontrando em dados históricos que remontam a décadas — elas estavam escondidas à vista de todos.”

Vasculhar o céu com poderosos radiotelescópios só levará a mais descobertas incríveis, ela disse. “A maior seria provavelmente a descoberta de tecnoassinaturas via SETI”, disse Hurley-Walker sobre sinais que poderiam ser criados por vida inteligente, algo que o Instituto SETI tem procurado há décadas.