Uma equipe de astrônomos chineses conduziu um estudo com o objetivo de inspecionar cenários de formação para o pulsar de milissegundo PSR J1946+3417. 

Eles descobriram que o pulsar foi provavelmente formado como resultado de uma transição de fase. A pesquisa foi publicada em 10 de junho no servidor de pré-impressão arXiv.

A impressão de um artista de um pulsar de milissegundo e seu companheiro. Crédito: Agência Espacial Europeia e Francesco Ferraro (Observatório Astronômico de Bolonha).

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Os pulsares são estrelas de nêutrons altamente magnetizadas, girando e emitindo um feixe de radiação eletromagnética. Os pulsares de rotação mais rápida, com períodos de rotação abaixo de 30 milissegundos, são conhecidos como pulsares de milissegundos (MSPs). Os astrônomos presumem que eles são formados em sistemas binários quando o componente inicialmente mais massivo se transforma em uma estrela de nêutrons que é então girada devido ao acréscimo de matéria da estrela secundária.

O PSR J1946+3417 é um MSP excêntrico (eMSP) com um período de spin de 3,17 ms. Ele consiste em uma estrela de nêutrons cerca de 80% mais massiva que o nosso Sol e uma anã branca com uma massa de aproximadamente 0,266 massas solares. O sistema tem um período orbital de cerca de 27 dias e excentricidade orbital em um nível de 0,134.

Essa alta excentricidade do PSR J1946+3417 desafia as teorias atuais de formação do MSP, portanto, uma equipe de astrônomos liderados por Long Jiang do Observatório Astronômico de Xinjiang na China decidiu realizar simulações a fim de encontrar o cenário mais plausível que pudesse explicar a origem desta fonte.

“Empregando o código de evolução estelar MESA, simulamos a evolução de seu progenitor”, explicaram os pesquisadores.

A equipe conseguiu simular a evolução do progenitor do PSR J1946+3417. De acordo com seu modelo, a estrela de nêutrons tinha uma massa inicial de cerca de 1,4 massas solares e a companheira era uma estrela da sequência principal cerca de 60% mais massiva que o sol. Posteriormente, o binário, que tem um período orbital inicial de aproximadamente 2,59 dias, evoluiu para um sistema binário de raios-X pós-baixa massa (pós-LMXB).

Com base nos dados obtidos, os astrônomos propõem que a formação e evolução do PSR J1946+3417 pode ser explicada pela chamada transição de fase (PT) de estrela de nêutrons (NS) para estrela estranha (SS). Este processo pode ocorrer quando a densidade do núcleo de acréscimo NS em um sistema LMXB atinge a densidade crítica para o desconfiguramento do quark.

Os autores do artigo concluíram que a hipótese de transição de fase é a mais plausível que poderia explicar as propriedades atuais do PSR J1946+3417.

“Os resultados mostram que o cenário PT pode reproduzir o período orbital observado e a excentricidade com maior probabilidade do que outros valores”, escreveram os cientistas no estudo.

Eles acrescentaram que dois outros eMSPs, designados PSR J1618−3921 e PSR J0955−6150, provavelmente experimentaram processos evolutivos semelhantes ao PSR J1946+3417. No entanto, mais estudos são necessários para confirmar essa suposição.

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Referência: 

NOWAKOWSKI, Tomasz. Astronomers inspect the formation of millisecond pulsar PSR J1946+3417. Phys Org, 21, jun. 2021. Disponível em: <https://phys.org/news/2021-06-astronomers-formation-millisecond-pulsar-psr.html>. Acesso em: 21, jun. 2021.