RAPHAËL RAYNAUD (LMPA/AIM/IRFU/DRF/CEA SACLAY)
MADRID 25 fev. (EUROPA PRESS) -
Uma equipe internacional de pesquisadores relatou na Nature Astronomy que reproduziu pela primeira vez a formação e a evolução de um magnetar usando simulações numéricas.
Os magnetares são uma classe de estrelas de nêutrons com os campos magnéticos mais fortes do Universo. Esses objetos incrivelmente densos são fundamentais para a imagem de fenômenos extremos, como hipernovas, explosões rápidas de rádio e explosões de raios gama. No entanto, sua origem permanece incerta.
No final de sua vida, as estrelas com massa oito vezes maior que a do Sol sofrem um colapso do núcleo devido à gravidade. Esse evento marca o início da explosão da estrela em uma supernova: as camadas externas são ejetadas, enquanto o núcleo se contrai violentamente, formando uma estrela de nêutrons, o objeto mais denso conhecido no Universo. Uma colher de chá de sua matéria pesa um bilhão de toneladas, ou 100.000 torres Eiffel.
A estrela de nêutrons simulada neste estudo reproduz as características observacionais dos chamados magnetares de campo fraco. Embora as estrelas de nêutrons sejam geralmente observadas em ondas de rádio, algumas emitem poderosas explosões de raios X e raios gama. Elas são geralmente chamadas de magnetares porque se acredita que suas emissões sejam causadas pela dissipação de campos magnéticos extremos, um milhão de trilhões de vezes mais fortes do que os da Terra.
O MISTÉRIO DA ORIGEM DOS MAGNETARES
Como os campos magnéticos dos magnetares desempenham um papel crucial nos fenômenos luminosos aos quais estão associados, os cientistas estão trabalhando para entender sua origem. Várias teorias foram propostas, mas a mais promissora sugere a geração de campos magnéticos por meio de ação de dínamo na protoestrela de nêutrons, apenas alguns segundos após o início da explosão.
"A ação do dínamo permite que um fluido condutor, como um plasma, com movimentos suficientemente complexos, amplifique e mantenha seus próprios campos magnéticos contra efeitos difusivos, que os enfraquecem. Esse efeito de amplificação é, sem dúvida, a origem da maioria dos campos magnéticos astrofísicos, como os do Sol ou da Terra", explica Paul Barrère, pesquisador de pós-doutorado do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE (Universidade de Genebra) e segundo autor desse estudo, em um comunicado à imprensa. "Ao contrário das outras, essa teoria é apoiada por um grande número de simulações numéricas.
UM NOVO CENÁRIO DE FORMAÇÃO DE MAGNETARES
Muitos desses dínamos exigem uma rotação rápida do núcleo da estrela-mãe para serem eficazes. Entretanto, essas velocidades de rotação são mal compreendidas devido à falta de observações. Paul Barrère e outros cientistas estudaram, portanto, um cenário alternativo. Esse cenário sugere que a estrela protoneutrônica é impulsionada por parte da matéria inicialmente ejetada durante a supernova, que depois cai de volta na superfície da estrela. Isso torna nosso novo cenário de formação independente da rotação da estrela-mãe*", diz Paul Barrère.
O mecanismo preferido para amplificar o campo magnético nessa estrela protoneutrônica é um tipo específico de dínamo, conhecido como dínamo Tayler-Spruit: "Esse mecanismo é alimentado pela diferença de rotação dentro da estrela e por uma instabilidade do campo magnético. Esse dínamo é bem conhecido dos pesquisadores que trabalham com estrelas, pois poderia explicar a rotação do núcleo das estrelas", explica o pesquisador.
SIMULAÇÃO DA EVOLUÇÃO DE MAGNETARES
Apesar de sua relevância, esse novo cenário se concentra apenas nos primeiros segundos após a supernova, que são muito curtos em comparação com a idade dos magnetares observados. Por isso, a colaboração com cientistas das Universidades de Newcastle e Leeds, especializados na evolução de estrelas de nêutrons, foi fundamental para a realização da primeira simulação numérica da evolução, em uma escala de tempo de milhões de anos, de uma estrela de nêutrons que hospeda um campo magnético inicial complexo produzido pelo dínamo Tayler-Spruit.
"A combinação de nossos conhecimentos tornou possível, pela primeira vez, preencher a lacuna entre nossos estudos sobre a formação de protoestrelas de nêutrons e a pesquisa sobre a evolução de estrelas de nêutrons evoluídas", diz Paul Barrère.
A estrela de nêutrons simulada nesse estudo reproduz as características observacionais dos chamados magnetares de campo fraco descobertos em 2010. Esses magnetares têm dipolos magnéticos que são de dez a cem vezes mais fracos do que os dos magnetares clássicos. Esse estudo, portanto, mostra que esses magnetares provavelmente se formam em protoestrelas de nêutrons aceleradas pela matéria de supernova que se acumula e nas quais o dínamo de Tayler-Spruit opera.
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