Efeitos da gravidade extrema são revelados pelo oxigênio

Devido à sua natureza extremamente compacta, é praticamente impossível fotografar diretamente as imediações de uma estrela de nêutrons e o seu disco de acreção.[Imagem: ESA]

Campos gravitacionais

Astrônomos do Instituto de Pesquisas Espaciais (SRON) e da Universidade de Utrecht, na Holanda, detectaram pela primeira vez sinais de campos gravitacionais extremamente fortes registrados em uma linha de emissão de oxigênio.

A assinatura do oxigênio foi detectada nos raios X emitidos por uma estrela de nêutrons que está "engolindo" uma anã branca.

Embora a gravidade extremamente forte nas proximidades de estrelas de nêutrons e de buracos negros já tenha sido estudada antes de forma similar, este resultado é único - esta é a primeira vez que os efeitos da força da gravidade em uma intensidade extrema são revelados pelo oxigênio.

Até hoje, o processo somente havia sido detectado pela assinatura de átomos de ferro. Ocorre que as características dessas chamadas "linhas de ferro" são contestadas, o que as torna menos adequadas para medições.

Sistema binário

A estrela de nêutrons também já havia sido estudada antes, mas agora Oliwia Madej e seus colegas encontraram assinaturas borradas de oxigênio nos raios X da estrela. A descoberta utilizou imagens captadas pelo telescópio XMM-Newton, da Agência Espacial Europeia (ESA).

A estrela de nêutrons que os astrônomos observaram faz parte de um sistema binário chamado 4U 0614+091. Neste binário, a estrela de nêutrons e uma anã branca giram uma ao redor da outra velozmente, fazendo uma órbita completa em apenas 50 minutos.

A anã branca - basicamente uma estrela queimada - orbita a uma distância tão pequena da estrela de nêutrons que o gás rico em oxigênio é arrancado da anã branca e começa a formar um redemoinho em torno da estrela de nêutrons.

Assinatura borrada

"Normalmente, os átomos de oxigênio quentes emitem raios X com uma energia específica," explica Madej. "Mas, por causa da extrema gravidade e do gás quente no disco em torno da estrela de nêutrons, esta assinatura de oxigênio nos dados de raios X fica borrada."

Usando o formato do borrão, a astrônoma tentou estimar o raio interno do disco de gás rico em oxigênio que está girando em torno da estrela de nêutrons, o que poderia dar uma ideia do raio máximo que a estrela de nêutrons poderia ter.

Infelizmente, os dados atuais ainda não são suficientes para dar uma resposta definitiva sobre o tamanho da estrela de nêutrons, o que deverá ser feito com novas observações.

Estrela de nêutrons

As estrelas de nêutrons - formadas pelo colapso dos núcleos de estrelas muito grandes - são, dentre os objetos que possuem superfície, os mais compactos do universo.

Uma estrela de nêutrons tem uma massa ligeiramente maior do que a massa de uma anã branca, mas nela a matéria está comprimida em uma esfera de apenas 10-20 km de diâmetro.

Nessas altas densidades, os átomos normais não podem existir mais. Qualquer coisa mais densa do que isso entraria em colapso e formaria um buraco negro. Por isso, os astrônomos estão muito interessados em estudar o estado da matéria dentro de uma estrela de nêutrons.

Espectroscopia

Devido à sua natureza extremamente compacta, é praticamente impossível fotografar diretamente as imediações de uma estrela de nêutrons e o seu disco de acreção.

Felizmente, a espectroscopia desses sistemas tem informações suficientes para preencher a lacuna, representando uma ferramenta única para estudar a dinâmica do processo de acreção dos sistemas binários.

O material em torno da estrela de nêutrons, irradiado por raios X, reflete essa radiação e, nesse processo, os íons de elementos pesados que estão presentes no disco, como o oxigênio e o ferro, deixam sua marca no espectro da luz refletida, na forma de linhas de emissão características.

O perfil dessas chamadas linhas "fluorescentes" é fortemente influenciado pelo gigantesco campo gravitacional do binário. Isto torna sua detecção extremamente importante também para testar a relatividade geral.

Bibliografia:

A relativistically broadened O VIII Ly alpha line in the ultra-compact X-ray binary 4U 0614+091
Oliwia K. Madej, Peter G. Jonker, A.C. Fabian, C. Pinto, F. Verbunt, J. de Plaa
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - June 2010
Vol.: To be published

http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1006/1006.0004v1.pdf

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/06/2010