Pulsar
Os pulsares são estrelas de nêutrons que giram rapidamente e produzem uma enorme radiação eletromagnética ao longo de um feixe estreito. As estrelas de nêutrons são muito densas, e têm giros curtos e regulares. Isto produz um intervalo muito preciso entre os pulsos que variam de aproximadamente milissegundos a segundos para um pulsar individual. O pulso só pode ser visto se a Terra estiver suficientemente perto da direção do feixe. Semelhante a como só se pode ver um farol quando o feixe está brilhando em sua direção.
Os pulsos coincidem com as voltas da estrela. A fiação causa um efeito de farol, pois a radiação só é vista em intervalos curtos. Werner Becker, do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, disse recentemente,
Imagem composta Óptica/X-ray da Nebulosa do Caranguejo. Mostra a energia proveniente da nebulosa circundante, que é causada pelos campos magnéticos e partículas do pulsar central.
A Vela Pulsar, uma estrela de nêutrons que é o resto de uma estrela deixada por uma supernova (uma grande explosão de uma estrela). Ela voa pelo espaço, empurrada pela matéria jogada de um dos pontos onde a estrela de nêutrons gira.
Descoberta
O primeiro pulsar foi descoberto em 1967. Foi descoberto por Jocelyn Bell Burnell e Antony Hewish. Eles trabalharam na Universidade de Cambridge. A emissão observada tinha pulsos separados por 1,33 segundos. Os pulsos vinham todos do mesmo lugar no céu. A fonte foi mantida no tempo sideral. No início, eles não entenderam porque os pulsares têm uma mudança regular na força da radiação. A palavra pulsar é a abreviação de "estrela pulsante".
Este pulsar original, agora chamado CP 1919, produz comprimentos de onda de rádio, mas descobriu-se mais tarde que os pulsares produzem radiação nos comprimentos de onda dos raios X e/ou raios gama.
Prêmios Nobel
Em 1974, Antony Hewish tornou-se o primeiro astrônomo a receber o Prêmio Nobel de Física. A controvérsia ocorreu porque ele recebeu o prêmio enquanto Bell não o recebeu. Ela havia feito a descoberta inicial enquanto era sua aluna de doutorado. Bell não afirma amargura sobre este ponto, apoiando a decisão do comitê do Prêmio Nobel. "Algumas pessoas o chamam de prêmio No-Bell porque sentem tão fortemente que Jocelyn Bell Burnell deveria ter participado do prêmio".
Em 1974, Joseph Hooton Taylor Jr. e Russell Hulse descobriram pela primeira vez um pulsar em um sistema binário. Este pulsar orbita outra estrela de nêutrons com um período orbital de apenas oito horas. A teoria da relatividade geral de Einstein prevê que este sistema deve emitir uma forte radiação gravitacional, fazendo com que a órbita se contraia continuamente à medida que perde energia orbital. Observações do pulsar logo confirmaram esta previsão, fornecendo a primeira evidência de sempre da existência de ondas gravitacionais. A partir de 2010, as observações deste pulsar continuam a concordar com a relatividade geral. Em 1993, o Prêmio Nobel de Física foi concedido a Taylor e Hulse pela descoberta deste pulsar.
Gráfico de Jocelyn Bell Burnell
Tipos de pulsares
Os astrônomos sabem que existem três tipos diferentes de pulsares:
- pulsares alimentados por rotação, onde a radiação é causada pela perda de energia rotacional; a radiação é causada pela estrela de nêutrons que diminui a velocidade em que gira
- pulsares de acreção (que são a maioria, mas não todos os pulsares de raios X), onde a energia potencialgravitacional da matéria que cai sobre o pulsar causa raios X que podem ser recebidos da Terra, e
- Ímãs, onde um campo magnético extremamente forte perde energia, o que causa a radiação.
Embora todos os três tipos de objetos sejam estrelas de nêutrons, as coisas que eles podem ser vistos fazer e a física que causa isso são muito diferentes. Mas há algumas coisas que são semelhantes. Por exemplo, os pulsares de raio X são provavelmente pulsares antigos, alimentados por rotação, que já perderam a maior parte de sua energia e só podem ser vistos novamente depois que seus companheiros binários se expandiram e a matéria deles começou a cair sobre a estrela de nêutrons. O processo de acreção (matéria caindo sobre a estrela de nêutrons) pode, por sua vez, dar energia angular suficiente à estrela de nêutrons para transformá-la em um pulsar de milissegundos alimentado por rotação.
Utilizações
Relógio preciso Para alguns pulsares de milissegundos, a regularidade da pulsação é mais precisa do que um relógio atômico. Esta estabilidade permite que pulsares de milissegundos sejam usados para estabelecer o tempo de efeméride, ou para construir relógios pulsares.
Ruído de sincronização é o nome para irregularidades rotacionais observadas em todos os pulsares. Este ruído de sincronização é observável como uma perambulação aleatória na freqüência ou fase do pulso. Não se sabe se o ruído de sincronização está relacionado a falhas no pulsar.
Outros usos
O estudo dos pulsares tem resultado em muitos usos na física e astronomia. Os principais exemplos incluem a prova de radiação gravitacional, conforme previsto pela relatividade geral, e a primeira prova de exoplanetas. Nos anos 80, os astrônomos mediram a radiação de pulsares para provar que os continentes norte-americano e europeu estão se afastando um do outro. Este movimento é a prova da tectônica de placas.
Pulseiros importantes
- O magnetar SGR 1806-20 produziu a maior explosão de energia na Galáxia já vista em uma experiência em 27 de dezembro de 2004
- PSR B1931+24 "... parece um pulsar normal durante cerca de uma semana e depois "desliga" durante cerca de um mês antes de produzir novamente os pulsos. [...] este pulsar desacelera mais rapidamente quando o pulsar está ligado do que quando está desligado. [...] a maneira como ele desacelera deve ter a ver com a energia do rádio e as coisas que o causam, e a desaceleração extra pode ser explicada por um vento de partículas deixando o campo magnético do pulsar e diminuindo a velocidade em que ele gira. [2]
- O PSR J1748-2446ad, a 716 Hz (vezes por segundo), é o pulsar de fiação mais rápido conhecido.
Outras fontes
- Lorimer D.R. & M. Kramer 2004. Manual de astronomia pulsar. Cambridge Observing Handbooks for Research Astronomy.
