Pulsar binário
Um pulsar binário é um pulsar com um companheiro binário, muitas vezes uma anã branca ou estrela de nêutrons. Em pelo menos um caso, o pulsar duplo PSR J0737-3039, a estrela companheira é outro pulsar também.
Os pulsares binários são um dos poucos objetos que permitem que os físicos testem a relatividade geral no caso de um campo gravitacional forte. Embora o companheiro binário do pulsar seja geralmente difícil ou impossível de ser observado, o tempo dos pulsos do pulsar pode ser medido com extraordinária precisão por radiotelescópios. A temporização do pulsar binário confirmou indiretamente a existência de radiação gravitacional e verificou a teoria geral da relatividade de Einstein.
Relatividade
Dois objetos em órbita não o fazem em caminhos absolutamente circulares. os caminhos são virtualmente sempre elípticos. Portanto, duas vezes por circuito estão mais próximos, e duas vezes por circuito estão mais afastados. Isto é óbvio para a Terra e o Sol, mas a idéia se aplica muito mais amplamente.
Quando os dois corpos estão próximos, o campo gravitacional é mais forte e a passagem do tempo é retardada. Com pulsares, o tempo entre pulsos (ou carrapatos) é alongado. Como o relógio pulsar viaja mais lentamente através da parte mais fraca do campo, ele recupera o tempo. Este é um atraso de tempo relativista. É a diferença entre o que se esperaria ver se o pulsar estivesse se movendo a uma distância e velocidade constantes ao redor de seu companheiro, e o que é realmente observado.
Os pulsares binários são uma das poucas ferramentas que os cientistas têm para detectar evidências de ondas gravitacionais. A teoria da relatividade geral de Einstein prevê que duas estrelas de nêutrons emitiriam ondas gravitacionais ao orbitarem um centro de massa comum, o que levaria energia orbital e faria com que as duas estrelas se aproximassem. Como os dois corpos estelares se aproximam um do outro, muitas vezes um pulsar absorverá a matéria do outro, causando um violento processo de acreção. Esta interação pode aquecer o gás trocado entre os corpos e produzir luz de raio X que pode parecer pulsar, fazendo com que os pulsares binários sejam ocasionalmente chamados de binários de raio X. Este fluxo de matéria de um corpo estelar para outro é conhecido como um disco de acreção. Os pulsares de milissegundos (ou MSP's) criam uma espécie de "vento", que no caso dos pulsares binários pode soprar a magnetosfera das estrelas de nêutrons e ter um efeito dramático sobre a emissão do pulso.
História
O primeiro pulsar binário, PSR B1913+16 ou "Hulse-Taylor binário pulsar" foi descoberto em 1974 em Arecibo por Joseph Taylor e Russell Hulse, pelo qual eles ganharam o Prêmio Nobel de Física de 1993. Os pulsos deste sistema foram rastreados, sem falhas, para dentro de 15 μs desde sua descoberta.
O Prêmio Nobel de 1993 foi concedido a Joseph Taylor e Russell Hulse depois que eles descobriram duas dessas estrelas. Enquanto Hulse estava observando um novo pulsar, chamado PSR B1913+16, ele notou que a freqüência com que ele pulsava flutuava. Concluiu-se que a explicação mais simples era que o pulsar estava orbitando outra estrela muito de perto a uma alta velocidade. Hulse e Taylor determinaram que as estrelas eram igualmente pesadas ao observar estas flutuações de pulso, o que os levou a acreditar que o outro objeto espacial era também uma estrela de nêutrons.
As observações feitas sobre a decadência orbital deste sistema estelar coincidiram quase perfeitamente com as equações de Einstein. A relatividade prevê que, com o tempo, a energia orbital de um sistema binário será convertida em radiaçãogravitacional. Os dados coletados por Taylor e seus colegas do período orbital do PRS B1913+16 apoiaram esta previsão relativista. Eles relataram em 1983 que havia uma diferença na separação mínima observada dos dois pulsares em comparação com a esperada se a separação orbital tivesse permanecido constante. Na década seguinte à sua descoberta, o período orbital do sistema havia diminuído em cerca de 76 milionésimos de segundo por ano. Isto significa que o pulsar estava se aproximando de sua separação máxima mais de um segundo antes do que teria se a órbita tivesse permanecido a mesma. Observações subseqüentes continuam a mostrar esta diminuição.
Mudança cumulativa no período periastron em segundos, para o sistema estelar binário PSR B1913+16, pois o sistema perde energia por emissão de ondas gravitacionais. Os pontos vermelhos são dados experimentais, e a linha azul é o deslocamento previsto pela relatividade.
Perguntas e Respostas
P: O que é um pulsar binário?
R: Um pulsar binário é um pulsar com um companheiro binário, muitas vezes uma anã branca ou uma estrela de nêutrons.
P: O que é a estrela companheira de um pulsar binário?
R: A estrela companheira de um pulsar binário é freqüentemente uma anã branca ou estrela de nêutrons, mas em pelo menos um caso (o pulsar duplo PSR J0737-3039), a estrela companheira é também outro pulsar.
P: Qual é o significado dos pulsares binários em física?
R: Os pulsares binários são significativos em física porque permitem aos físicos testar a relatividade geral no caso de um campo gravitacional forte.
P: É possível observar a estrela companheira de um pulsar binário?
R: Normalmente, a estrela companheira do pulsar é difícil ou impossível de ser observada.
P: Como se pode medir o horário dos pulsos de um pulsar binário?
R: A temporização dos pulsos de um pulsar binário pode ser medida com extraordinária precisão por radiotelescópios.
P: O que a cronometragem do pulsar binário tem confirmado indiretamente?
R: A temporização do pulsar binário tem confirmado indiretamente a existência de radiação gravitacional.
P: Que teoria tem verificado a temporização do pulsar binário?
R: A temporização do pulsar binário verificou a teoria geral da relatividade de Einstein.
