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5 minutos de leitura. Missão XRISM da NASA-JAXA observa o vento de um pulsar companheiro de coleta.
Utilizando dados do observatório XRISM (Missão de Imagem e Espectroscopia de Raios X), liderado pelo Japão, astrônomos observaram diretamente o fluxo de saída de uma estrela gigante, chamado vento estelar, sendo capturado por sua companheira compacta e fornecendo a fonte de energia para fortes erupções de raios X. A pesquisa faz parte da exploração do universo extremo pela NASA para melhor compreender o funcionamento do cosmos.
Nunca antes tínhamos visto indícios claros de plasma eólico caindo sobre um objeto compacto”, disse Roi Rahin, pesquisador da UMBC (Universidade de Maryland, Condado de Baltimore) e do Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland. “Agora podemos testar nossa compreensão desses processos com muito mais detalhes”.
Um artigo descrevendo as descobertas foi publicado na sexta-feira na revista Science Advances.
O sistema alvo é BP Crucis, uma binária de raios X de alta massa localizada a cerca de 13.000 anos-luz de distância, na constelação austral de Crux. A estrela primária, conhecida como Wray 977, é uma hipergigante azul com cerca de 40 vezes a massa do Sol e 60 vezes o seu tamanho. Ela é tão grande, quente e luminosa que gás ionizado flui constantemente a partir dela, um fenômeno que os astrônomos chamam de vento estelar.
A companheira da supergigante é uma estrela de nêutrons minúscula, mas poderosa, chamada GX 301-2. O núcleo comprimido de uma estrela que explodiu como uma supernova há muito tempo, concentra mais massa do que o Sol em uma esfera com cerca de 20 quilômetros de diâmetro. Girando a cada 11 minutos, ela emite um feixe de raios X em direção à Terra, o que a classifica como um pulsar.
Duas vezes durante a órbita de 41,5 dias do pulsar, perto de seus pontos mais próximos e mais distantes da estrela primária, ocorrem fortes erupções de raios X por vários dias. Os astrônomos acreditam que a influência gravitacional do pulsar sobre a estrela cria um fluxo de plasma especialmente denso. As erupções ocorrem quando o pulsar atravessa esse fluxo e captura parte de sua matéria. As erupções mais fortes acontecem mais perto da estrela, onde o fluxo é mais denso.
Os pesquisadores direcionaram o sistema com o XRISM em 1º de fevereiro de 2025, observando-o por cerca de 16 horas próximo ao final de uma dessas erupções mais intensas. O instrumento Resolve do observatório, desenvolvido em conjunto pela NASA e pela JAXA (Agência de Exploração Aeroespacial do Japão), capturou espectros de raios X altamente detalhados, revelando linhas de emissão e absorção que mudavam rapidamente. Em particular, as linhas de absorção do ferro altamente ionizado revelaram a velocidade e a direção do plasma relativamente próximo ao pulsar.
Quando Rahin viu esses espectros pela primeira vez, percebeu que nunca tinha visto nada parecido. Ele vasculhou a literatura científica em busca de observações semelhantes, mas não encontrou nada.
Era evidente que essas observações eram inovadoras, mas, ao mesmo tempo, isso significava que a análise precisava ser especialmente detalhada”, disse Nazma Islam, coautora do estudo, anteriormente na UMBC e na NASA Goddard, e agora professora assistente no Centro de Ciências Naturais de Manipal, na Índia. “Pudemos ver como o fluxo denso de plasma se comporta muito próximo à estrela de nêutrons”.
O instrumento Resolve, a bordo do observatório XRISM da NASA-JAXA, capturou este espectro de raios X de alta resolução de BP Crucis. As linhas de absorção de ferro proeminentes (tracejadas) deslocaram-se para energias mais baixas (linhas vermelhas), o que indica tanto a direção quanto a velocidade do gás. As observações indicam que o gás está se movendo em direção ao pulsar a cerca de 540.000 km/h (335.000 mph). Os dados e as barras de erro são mostrados em cinza, com um espectro modelado em azul claro. Os números romanos indicam o estado de ionização dos átomos de ferro (o número de elétrons que eles perderam para produzir cada linha espectral).
Rahin e sua equipe mostram que as linhas de absorção de ferro que observaram estão deslocadas para energias mais baixas do que estariam se medidas em laboratório. Esse deslocamento, chamado de desvio para o vermelho, indica movimento de afastamento do observador, o que significa que o gás está fluindo em direção ao pulsar. A magnitude do desvio para o vermelho indica a velocidade do plasma. A análise da equipe indica que o gás está se movendo em direção ao pulsar a velocidades de cerca de 540.000 km/h (335.000 mph).
Eis o que os pesquisadores acreditam estar acontecendo: à medida que o pulsar entra na corrente, ele arrasta gás para um disco espesso, desordenado e turbulento. Esse gás espirala em direção ao pulsar, aquece e emite raios X que alimentam as erupções.
À medida que o pulsar avança para o interior do fluxo, o disco turbulento se desfaz. Os astrônomos suspeitam que, conforme o pulsar se move mais diretamente para o fluxo, este deixa de ter o momento angular necessário para manter o disco. Uma vez dissipado o disco, o plasma flui diretamente sobre a estrela de nêutrons. As observações com o XRISM ocorreram perto do final dessa fase.
Então, conforme o pulsar se aproxima do fim da corrente, um disco irregular retorna brevemente, desta vez girando na direção oposta. E então ele também desaparece quando o pulsar sai. No total, o pulsar leva cerca de quatro dias para atravessar a corrente.
O sistema BP Crucis é um laboratório ideal para estudar a acreção de pulsares alimentados por vento, e o espectrômetro Resolve, sensível e de alta resolução do XRISM, é um instrumento ideal para aprofundar nossa compreensão dos processos envolvidos”, disse Brian Williams, cientista do projeto na NASA Goddard.
