Astronomia

Pulsares são mais velhos do que o Universo?

Ilustração artística de um pulsar de milissegundos emissor de raios X. O material que flui da estrela companheira forma um disco ao redor da estrela de nêutrons que é truncado na borda da magnetosfera do pulsar.[Imagem: NASA/Dana Berry]

Pulsares incômodos

O que faz o sucesso da ciência é uma perseguição incansável de uma concordância entre fatos e teorias.

Contudo, apesar do enorme sucesso do modelo do Big Bang, algumas observações recentes chegaram a uma conclusão incômoda: os pulsares, ou buracos negros estelares, pareciam ser mais velhos do que o Universo.

Os pulsares estão entre os corpos celestiais mais exóticos que se conhece. Eles têm um diâmetro entre 10 e 20 quilômetros, mas, nessa dimensão digna de um apagado asteroide, eles concentram uma massa equivalente à do Sol. O resultado é uma emissão de energia 100.000 vezes maior do que a do Sol.

Para se ter uma ideia, um cubo de açúcar que fosse feito com a matéria dos pulsares pesaria quase um bilhão de toneladas aqui na Terra.

Mais recentemente eles vêm incomodando muito os astrônomos: em 2010, descobriu-se um pulsar mais denso do que a teoria considerava possível. Em maio do ano passado, a Nebulosa de Caranguejo apresentou uma ejeção inédita de raios gama, que os cálculos logo mostraram se originar de um pulsar impossível de existir segundo os modelos atuais.

Pulsares de milissegundo

Uma família desses corpos celestes, chamada de pulsares de milissegundo, gira centenas de vezes por segundo ao redor do seu próprio eixo.

Desde que o primeiro deles foi descoberto, em 1982, os astrônomos já encontraram cerca de outros 200 desses pulsares, com períodos de rotação entre 1,4 e 10 milissegundos.

Essas estrelas de nêutrons fortemente magnetizadas atingem essas altíssimas frequências rotacionais acumulando massa e momento angular sugando uma estrela próxima, com a qual formam um sistema binário.

O problema é que, ao calcular a idade dos pulsares e dos restos da sua estrela companheira, os cientistas chegam à conclusão paradoxal de que eles são mais velhos do que o Universo.

Na verdade, ainda não se chegou a uma explicação razoável nem para a idade, sem para os períodos de rotação e nem para os fortíssimos campos magnéticos desses estranhos "faróis estelares". Por exemplo, o que acontece com a rotação do pulsar quando acaba a massa de sua estrela doadora? Ninguém sabia.

Agora, Thomas Tauris, do Instituto Max Planck, na Alemanha, saiu em socorro da teoria, fazendo simulações computacionais que mostram que os pulsares de milissegundo podem não ser tão velhos quanto parecia. E ele fez isso apresentando uma solução para o problema do "desligamento dos pulsares.

Desligando um pulsar

Por meio de cálculos numéricos, feitos com base na evolução estelar e no torque de acreção dos pulsares, Tauris demonstrou que os pulsares de milissegundo perdem cerca de metade da sua energia rotacional durantes os estágios finais do processo de transferência de massa de sua estrela canibalizada, antes que o pulsar acione seu processo de emissão de ondas de rádio.

O elemento mais importante do estudo é que ele demonstra como o pulsar é capaz de quebrar seu assim chamado equilíbrio rotacional.

Nessa época, a taxa de transferência de massa cai, o que faz a magnetosfera do pulsar se expandir.

O resultado é que ele começa a arremessar massa de volta ao espaço, como se fosse uma hélice, o que o faz perder energia rotacional e diminuir seu período de rotação.

Em outras palavras, é a expansão do campo magnético do pulsar que ajuda a diminuir sua velocidade de rotação.

É por isso que os pulsares que emitem ondas de rádio giram mais lentamente do que seus progenitores, os pulsares emissores de raios X, que continuam absorvendo matéria das suas estrelas doadoras.

Escondendo a idade

Além de estar em concordância com as observações, isso explicaria porque os pulsares de milissegundo dão a impressão de ser mais velhos do que os restos das anãs-brancas que eles sugam.

Isto porque sua idade é calculada com base na sua rotação, mas até agora não se conhecia essa variação na rotação induzida pela expansão do campo magnético do pulsar - o que levava a cálculos de até 15 bilhões de anos de idade para alguns pulsares, mais do que os 13,7 bilhões calculados para o Universo.

Segundo Tauris, o único "relógio" em que se pode confiar para calcular a idade desses sistemas binários são os restos da estrela companheira - mais especificamente, de sua temperatura, uma vez que ela continua quente mesmo não sendo mais capaz de queimar hidrogênio devido à perda de massa para o pulsar.

O trabalho também oferece uma explicação para a aparente inexistência de pulsares ainda mais rápidos, na faixa dos microssegundos ou menos.[Fonte: Tecnologia e Inovação]

Bibliografia:

Spin-Down of Radio Millisecond Pulsars at Genesis
Thomas M. Tauris
Science
Vol.: 335 no. 6068 pp. 561-563
DOI: 10.1126/science.1216355

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