Eclipses de rádio revelam novos detalhes sobre pulsar viúva negra

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Astrônomos fizeram novas descobertas sobre o pulsar PSR J0024-7204O, conhecido como 47 Tuc O. Localizada no aglomerado globular 47 Tucanae, esta “viúva negra” tem sido objeto de interesse científico devido aos seus eclipses de rádio.

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Relatada em um artigo recém-disponibilizado no servidor de pré-impressão arXiv.org, a nova pesquisa, liderada por Federico Abbate, do Observatório de Cagliari, na Itália, pode ajudar a entender melhor a natureza e o comportamento desse corpo celeste.

Os autores do novo estudo usaram dados do telescópio MeerKAT, um radiotelescópio composto por 64 antenas no Parque Nacional Meerkat, no Cabo Norte da África do Sul. Crédito: Organização de Matriz de Quilômetro Quadrado (SKAO) / Observatório de Radioastronomia da África do Sul (SARAO)

Os pulsares de milissegundos (MSPs) são estrelas de nêutrons que giram extremamente rápido, com períodos de rotação inferiores a 30 milissegundos. Acredita-se que eles se formem em sistemas binários, onde a estrela inicialmente mais massiva se transforma em uma estrela de nêutrons e, posteriormente, é “ligada” devido à acreção de matéria da estrela secundária.

Entre esses pulsares, existe uma categoria chamada “pulsares de aranha”, caracterizada por estrelas companheiras semi-degeneradas. Se a companheira tem uma massa muito baixa (menos de 0,1 massas solares), o pulsar é classificado como uma “viúva negra”; se a companheira é mais pesada, é considerado uma aranha “redback”.

Equipe desvenda mecanismo causador dos eclipses em pulsar viúva negra

PSR J0024−7204O, no caso, é uma “viúva negra” com um período de rotação de 2,64 milissegundos e um período orbital de 3,26 horas. Observações anteriores já haviam detectado eclipses nas pulsações de rádio desse pulsar.

Para investigar mais a fundo, Abbate e sua equipe usaram o telescópio MeerKAT, um radiotelescópio composto por 64 antenas no Parque Nacional Meerkat, no Cabo Norte da África do Sul. Eles observaram o pulsar na banda UHF (544-1.088 MHz) por 17 horas, cobrindo seis órbitas contíguas e cinco eclipses completos.

Gráfico do perfil de pulso de PSR J0024−7204O em toda a observação de 17 horas. Crédito: Abbate et al., 2024.

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A investigação revelou variações significativas na medida de dispersão de PSR J0024−7204O entre diferentes eclipses, especialmente durante as fases de entrada e saída. Isso indica uma maior densidade de gás na região de eclipse em comparação com as fases orbitais circundantes. Além disso, foi identificado um forte espalhamento no tempo que segue uma tendência semelhante à medida de dispersão, sugerindo que esse é o mecanismo dominante causando os eclipses, pelo menos nas proximidades das regiões de entrada e saída.

Outro achado importante do estudo foi a queda considerável na polarização do pulsar durante os estágios de transição de entrada e saída. Esse fenômeno, junto com um pequeno aumento na medida de rotação, sugere a presença de um campo magnético de aproximadamente 2,0 mG.

Os pesquisadores concluíram que a duração dos eclipses de PSR J0024−7204O é equivalente à de outros pulsares “viúva negra”. Além disso, o excesso máximo de medida de dispersão observado é comparável ao de outros pulsares eclipsantes em faixas de frequência semelhantes.

Essas descobertas proporcionam uma visão mais detalhada sobre os mecanismos que causam os eclipses nos pulsares “viúva negra” e destacam a importância do MeerKAT para observações astrofísicas de alta precisão.