Um grupo de astrônomos descobriu pulsares de 8 milissegundos localizados em densos aglomerados de estrelas, conhecidos como “aglomerados globulares”, usando o radiotelescópio sul-africano MeerKAT.

Esta animação mostra a vista superior de um Pulsar de Milissegundo. Crédito: NASA.

Pulsares de milissegundos são estrelas de nêutrons, a estrela mais compacta conhecida, que gira até 700 vezes por segundo. Esta é a primeira descoberta de pulsar usando as antenas MeerKAT e vem do trabalho sinérgico de duas colaborações internacionais, TRAPUM e MeerTIME, com as descobertas detalhadas em Avisos Monthly Notices of the Royal Astronomical Society que foi publicado recentemente.

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Pulsares de milissegundos são estrelas extremamente compactas compostas principalmente de nêutrons e estão entre os objetos mais extremos do universo: eles acumulam centenas de milhares de vezes a massa da Terra em uma esfera com um diâmetro de cerca de 24 km; e giram a uma taxa de centenas de rotações por segundo. Eles emitem um feixe de ondas de rádio que são detectadas pelo observador a cada rotação, como um farol. A formação desses objetos é altamente intensificada nos ambientes ricos em estrelas nos centros dos aglomerados globulares.

Uma visão noturna de uma antena MeerKAT. Crédito: Observatório Sul-Africano de Radioastronomia (SARAO)

“É realmente emocionante ver o potencial para encontrar um grande número de novos pulsares de milissegundos em aglomerados globulares usando o excelente telescópio MeerKAT”, disse o professor Ben Stappers, da Universidade de Manchester e co-PI do projeto TRAPUM. “É também uma prévia do que será possível com o telescópio Square Kilometer Array, do qual o MeerKAT é um dos precursores.”

O autor principal, Alessandro Ridolfi, um pesquisador de pós-doutorado no INAF e MPIfR disse: “Nós direcionamos as antenas MeerKAT para 9 aglomerados globulares e descobrimos novos pulsares em 6 deles!” Cinco desses novos pulsares orbitam em torno de outra estrela, e um deles, denominado PSR J1823-3021G, é particularmente interessante: “Por causa de sua órbita altamente elíptica e companheira maciça, este sistema é provavelmente o resultado de uma troca de parceiros: um 'encontro próximo': o parceiro original foi expulso e substituído por uma nova estrela companheira”, continua Ridolfi.

“É realmente emocionante ver o potencial para encontrar um grande número de novos pulsares de milissegundos em aglomerados globulares usando o excelente telescópio MeerKAT. É também uma prévia do que será possível com o telescópio Square Kilometer Array, do qual o MeerKAT é um dos precursores.”

- Benjamin Stappers, professor de astrofísica da Universidade de Manchester

Tasha Gautam, pesquisadora doutoral do MPIfR em Bonn e co-autora do artigo, explica: “Este pulsar em particular pode ter uma massa alta, mais de 2 vezes a massa do Sol, ou pode ser o primeiro sistema confirmado formado por um pulsar de milissegundo e uma estrela de nêutrons. Se confirmado por observações adicionais atuais, isso tornaria este pulsar de milissegundo um laboratório formidável para estudar física fundamental.”

Os 8 novos pulsares são apenas a ponta do iceberg: as observações que levaram à sua descoberta usaram apenas cerca de 40 das antenas MeerKAT 64 e focaram apenas nas regiões centrais dos aglomerados globulares. 

A colaboração TRAPUM (TRAnsients e PUlsars com MeerKAT) é uma das várias Large Survey Proposals (LSP) aprovadas para usar o telescópio MeerKAT. É co-liderado pelo Professor Stappers da Universidade de Manchester e pelo Professor Kramer (MPIfR / UoM). TRAPUM irá pesquisar o céu por pulsares e transientes usando a sensibilidade extremamente alta do MeerKAT. Um dos lugares que eles pesquisarão são os Clusters Globulares. Este resultado foi obtido em colaboração com MeerTIME, outro MeerKAT LSP, e usou sua infraestrutura para capturar os dados.

Este trabalho também serviu como um teste para a colaboração TRAPUM para melhor planejar o levantamento de pulsos de aglomerados globulares de pleno direito, que está atualmente em andamento e que faz uso de todos os 64 pratos atuais (assim ganhando ainda mais em sensibilidade). A inspeção ampliará a pesquisa para muitos mais aglomerados globulares e também pesquisará suas regiões externas.

♦ Operado pelo SARAO, o MeerKAT é o maior radiotelescópio do hemisfério sul e um dos dois instrumentos precursores do Observatório SKA na África do Sul. Localizado no deserto de Karoo, o radiotelescópio será expandido em breve com mais 20 antenas, elevando o número total de antenas para 84 e se tornando “MeerKAT +”. Posteriormente, este será gradualmente integrado à primeira fase do projeto SKAO, cuja construção começará em breve e continuará até 2027. As primeiras observações científicas do MeerKAT + podem começar já em 2023, durante as fases de teste do telescópio.

♦ TRAPUM é uma das grandes propostas de pesquisa em execução no MeerKAT e é uma colaboração internacional, liderada pela Universidade de Manchester e o MPIfR, e inclui instituições como o INAF, o Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO) e o Observatório Sul-Africano de Radioastronomia SARAO)

♦ MeerTIME é também uma grande proposta de pesquisa em execução no MeerKAT, liderada pela Swinburne University of Technology, e integrando várias instituições australianas, bem como INAF, University of Manchester, MPIfR, NRAO e SARAO.

Referência: “Eight new millisecond pulsars from the first MeerKAT globular cluster census” by A Ridolfi, T Gautam, P C C Freire, S M Ransom, S J Buchner, A Possenti, V Venkatraman Krishnan, M Bailes, M Kramer, B W Stappers, F Abbate, E D Barr, M Burgay, F Camilo, A Corongiu, A Jameson, P V Padmanabh, L Vleeschower, D J Champion, W Chen, M Geyer, A Karastergiou, R Karuppusamy, A Parthasarathy, D J Reardon, M Serylak, R M Shannon and R Spiewak, 18 March 2021, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stab790

Fonte: ScitechDaily