Usando dados do observatório XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), 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 explosões de raios X. A pesquisa faz parte da exploração da NASA sobre o universo extremo para entender melhor como o cosmos funciona. “Nunca antes vimos indícios claros de plasma do vento caindo sobre um objeto compacto,” disse Roi Rahin, pesquisador na UMBC (University of Maryland, Baltimore County) e no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “Agora podemos testar nosso entendimento desses processos com muito mais detalhe.” 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 seu tamanho. Ela é tão grande, quente e luminosa que gás ionizado escapa constantemente dela, fenômeno que os astrônomos chamam de vento estelar.
A companheira da supergigante é uma estrela de nêutrons pequena, porém poderosa, chamada GX 301-2. Núcleo esmagado de uma estrela que explodiu como supernova há muito tempo, ela concentra mais que a massa do Sol em uma esfera de aproximadamente 12 milhas (20 quilômetros) de diâmetro. Girando a cada 11 minutos, ela projeta 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, próximo aos seus pontos mais próximo e mais distante da estrela primária, ocorrem fortes explosões de raios X por vários dias. Os astrônomos acreditam que a influência gravitacional do pulsar sobre a estrela cria uma corrente de plasma especialmente densa. As explosões ocorrem quando o pulsar atravessa essa corrente e captura parte de sua matéria. As erupções mais fortes ocorrem mais próximas da estrela, onde a corrente é mais densa. Os pesquisadores apontaram o XRISM para o sistema em 1 de fevereiro de 2025, observando-o por cerca de 16 horas próximo ao fim de uma dessas explosões mais fortes. O instrumento Resolve do observatório, desenvolvido conjuntamente pela NASA e pela JAXA (Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial), captou espectros de raios X altamente detalhados, revelando linhas de emissão e absorção que mudavam rapidamente. Em particular, linhas de absorção de ferro altamente ionizado revelaram a velocidade e a direção do plasma relativamente próximo ao pulsar.
Assista para aprender sobre espectroscopia, a dança entre matéria e luz, e como as missões da NASA que a utilizam ajudam os cientistas a responder grandes perguntas sobre nosso universo. (Goddard Space Flight Center da NASA)
Quando Rahin viu esses espectros pela primeira vez, percebeu que nunca havia visto nada parecido antes. Ele vasculhou a literatura científica em busca de observações semelhantes e não encontrou nada.
“Ficou claro que essas observações eram revolucionárias, mas ao mesmo tempo isso significava que a análise tinha que ser especialmente detalhada,” disse Nazma Islam, coautora anteriormente na UMBC e na NASA Goddard e agora professora assistente no Manipal Centre for Natural Sciences, na Índia. “Pudemos ver como a densa corrente de plasma se comporta muito próximo à estrela de nêutrons.”
O instrumento Resolve, a bordo do observatório NASA-JAXA XRISM, captou este espectro de raios X de alta resolução de BP Crucis. Linhas proeminentes de absorção de ferro (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 335,000 mph (540,000 km/h). Os dados e as barras de erro são mostrados em cinza, com um espectro modelo em azul-claro. Os numerais romanos indicam o estado de ionização dos átomos de ferro (o número de elétrons perdidos 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 (redshift), indica movimento se afastando 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 deslocando em direção ao pulsar a velocidades de cerca de 335,000 mph (540,000 km/h). Eis o que os pesquisadores acreditam estar acontecendo: quando o pulsar entra na corrente, ele varre o gás formando um disco espesso, desordenado e turbulento. Esse gás espirala em direção ao pulsar, se aquece e emite raios X, alimentando as explosões. À medida que o pulsar avança mais na corrente, o disco turbulento se desfaz. Os astrônomos suspeitam que, conforme o pulsar se move mais diretamente para dentro do fluxo, a corrente deixa de ter o momento angular necessário para manter o disco. Uma vez que o disco se dissipa, o plasma flui diretamente sobre a estrela de nêutrons. As observações com o XRISM ocorreram próximo ao fim dessa fase.
Então, à medida que o pulsar se aproxima do fim da corrente, um disco desordenado retorna brevemente, girando desta vez na direção oposta. E então ele também desaparece quando o pulsar sai. Em 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 alimentada por vento, e o espectrômetro Resolve do XRISM, sensível e de alta resolução, é um instrumento ideal para avançar nosso entendimento dos processos envolvidos,” disse Brian Williams, cientista do projeto da missão na NASA Goddard.
Para saber mais sobre a missão XRISM, visite:
Fonte original: science.nasa.gov
