Um sistema estelar duplo está oscilando entre dois alter egos, de acordo com observações do Observatório de Raios-X Chandra e do Very Large Array (VLA). Usando quase uma década e meia de dados do Chandra, os pesquisadores notaram que uma dupla estelar se comportava como um tipo de objeto antes de mudar sua identidade e depois retornar ao seu estado original depois de alguns anos. Este é um exemplo raro de um sistema estelar alterando seu comportamento dessa maneira.
Os astrônomos encontraram esse sistema volátil duplo ou binário em uma densa coleção de estrelas, o aglomerado globular Terzan 5, localizado a cerca de 20.000 anos-luz da Terra, na Via Láctea. Esta dupla estelar, conhecida como Terzan 5 CX1 (popularmente, binário "Jekyll and Hyde", de o "Médico e o Monstro") , tem uma estrela de nêutrons em órbita próxima a uma estrela semelhante ao Sol, mas com menos massa.
Nesta nova imagem do aglomerado Terzan 5 (à direita), os raios X de baixa, média e alta energia detectados pelo Chandra são coloridos em vermelho, verde e azul, respectivamente. À esquerda, uma imagem do Telescópio Espacial Hubble mostra o mesmo campo de visão à luz óptica. O Terzan 5 CX1 está identificado como CX1 na imagem do Chandra.
Em sistemas binários como o Terzan 5 CX1, a estrela de nêutrons mais pesada puxa o material da companheira de menor massa para um disco circundante. Os astrônomos podem detectar esses chamados discos de acreção por sua brilhante luz de raios-X e se referir a esses objetos como "binários de raios-X de baixa massa".
O material giratório no disco cai sobre a superfície da estrela de nêutrons, aumentando sua taxa de rotação. A estrela de nêutrons pode girar cada vez mais rápido até que a esfera de cerca de 16 quilômetros de diâmetro, muito mais massiva que o Sol, esteja girando centenas de vezes por segundo. Eventualmente, a transferência de matéria diminui e o material restante é varrido pelo campo magnético giratório da estrela de nêutrons, que se torna um pulsar de milissegundos. Os astrônomos detectam pulsos de ondas de rádio desses pulsares de milissegundos enquanto o feixe de emissão de rádio da estrela de nêutrons varre a Terra durante cada rotação.
Embora os cientistas imaginem que a evolução completa de um binário de raios X de baixa massa em um pulsar de milissegundos aconteça em vários bilhões de anos, existe um período de tempo em que o sistema pode alternar rapidamente entre esses dois estados. As observações do Chandra do Terzan 5 CX1 mostram que ele estava agindo como um binário de raios X de baixa massa em 2003, porque era mais brilhante nos raios X do que qualquer uma das dezenas de outras fontes no aglomerado globular. Isso era um sinal de que a estrela de nêutrons provavelmente estava acumulando matéria.
Nos dados do Chandra obtidos de 2009 a 2014, o Terzan 5 CX1 havia se tornado cerca de dez vezes mais fraco em raios-X. Os astrônomos também a detectaram como uma fonte de rádio com o VLA em 2012 e 2014. A quantidade de emissão de rádio e raios X e os espectros correspondentes (a quantidade de emissão em diferentes comprimentos de onda) concordam com as expectativas de um pulsar de milissegundos. Embora os dados de rádio utilizados não permitissem uma busca por pulsos de milissegundos, esses resultados implicam que o Terzan 5 CX1 passou por uma transformação para se comportar como um pulsar de milissegundo e estava soprando material para fora. Quando Chandra observou o Terzan 5 CX1 novamente em 2016, ele se tornou mais brilhante em raios-X e voltou a agir como um binário de raios-X de baixa massa novamente.
Para confirmar esse padrão de comportamento, os astrônomos precisam detectar pulsos de rádio enquanto o Terzan 5 CX1 tiver fraco em raios-X. Mais observações de rádio e raio-X estão planejadas para procurar esse comportamento, além de pesquisas sensíveis de pulsos nos dados existentes. Apenas três exemplos confirmados desses sistemas de mudança de identidade são conhecidos, sendo o primeiro descoberto em 2013 usando o Chandra e vários outros telescópios de raio-X e rádio.
O estudo do binário "Jekyll and Hyde" foi liderado por Arash Bahramian, do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR), Austrália, e foi publicado na edição de 1º de setembro de 2018 do The Astrophysical Journal.
Dois outros estudos recentes usaram observações do Chandra do Terzan 5 para estudar como as estrelas de nêutrons em dois binários diferentes de raios-X de baixa massa se recuperam depois de terem recebido grandes quantidades de material despejado na superfície por uma estrela companheira. Tais estudos são importantes para entender a estrutura da camada externa de uma estrela de nêutrons, conhecida como crosta.
Em um desses estudos, o Swift J174805.3-244637 (binário de raios X de baixa massa), teve material despejado na estrela de nêutrons durante uma explosão de raios X detectada pelo Chandra em 2012, o que aqueceu a crosta da estrela de nêutrons, levando cerca de cem dias para voltar à temperatura vista antes da explosão. A taxa de resfriamento concorda com um modelo de computador para esse processo.
Em um estudo separado do Chandra de um binário de raios X de baixa massa diferente em Terzan 5, IGR J17480-2446 (abreviado T5 X-2), a estrela de nêutrons ainda estava esfriando cinco anos e meio depois de sua explosão. Esses resultados mostram que a capacidade da crosta dessa estrela de nêutrons de transferir ou conduzir calor pode ser menor do que os astrônomos encontraram em outras estrelas de nêutrons de resfriamento em binários de raios X de baixa massa. Essa diferença na capacidade de conduzir calor pode estar relacionada ao fato de o T5 X-2 ter um campo magnético maior em comparação com outras estrelas de nêutrons de resfriamento ou ser muito mais jovem que o T5 X-3.
Fonte: NASA
Os astrônomos encontraram esse sistema volátil duplo ou binário em uma densa coleção de estrelas, o aglomerado globular Terzan 5, localizado a cerca de 20.000 anos-luz da Terra, na Via Láctea. Esta dupla estelar, conhecida como Terzan 5 CX1 (popularmente, binário "Jekyll and Hyde", de o "Médico e o Monstro") , tem uma estrela de nêutrons em órbita próxima a uma estrela semelhante ao Sol, mas com menos massa.
Nesta nova imagem do aglomerado Terzan 5 (à direita), os raios X de baixa, média e alta energia detectados pelo Chandra são coloridos em vermelho, verde e azul, respectivamente. À esquerda, uma imagem do Telescópio Espacial Hubble mostra o mesmo campo de visão à luz óptica. O Terzan 5 CX1 está identificado como CX1 na imagem do Chandra.
Em sistemas binários como o Terzan 5 CX1, a estrela de nêutrons mais pesada puxa o material da companheira de menor massa para um disco circundante. Os astrônomos podem detectar esses chamados discos de acreção por sua brilhante luz de raios-X e se referir a esses objetos como "binários de raios-X de baixa massa".
O material giratório no disco cai sobre a superfície da estrela de nêutrons, aumentando sua taxa de rotação. A estrela de nêutrons pode girar cada vez mais rápido até que a esfera de cerca de 16 quilômetros de diâmetro, muito mais massiva que o Sol, esteja girando centenas de vezes por segundo. Eventualmente, a transferência de matéria diminui e o material restante é varrido pelo campo magnético giratório da estrela de nêutrons, que se torna um pulsar de milissegundos. Os astrônomos detectam pulsos de ondas de rádio desses pulsares de milissegundos enquanto o feixe de emissão de rádio da estrela de nêutrons varre a Terra durante cada rotação.
Nos dados do Chandra obtidos de 2009 a 2014, o Terzan 5 CX1 havia se tornado cerca de dez vezes mais fraco em raios-X. Os astrônomos também a detectaram como uma fonte de rádio com o VLA em 2012 e 2014. A quantidade de emissão de rádio e raios X e os espectros correspondentes (a quantidade de emissão em diferentes comprimentos de onda) concordam com as expectativas de um pulsar de milissegundos. Embora os dados de rádio utilizados não permitissem uma busca por pulsos de milissegundos, esses resultados implicam que o Terzan 5 CX1 passou por uma transformação para se comportar como um pulsar de milissegundo e estava soprando material para fora. Quando Chandra observou o Terzan 5 CX1 novamente em 2016, ele se tornou mais brilhante em raios-X e voltou a agir como um binário de raios-X de baixa massa novamente.
Para confirmar esse padrão de comportamento, os astrônomos precisam detectar pulsos de rádio enquanto o Terzan 5 CX1 tiver fraco em raios-X. Mais observações de rádio e raio-X estão planejadas para procurar esse comportamento, além de pesquisas sensíveis de pulsos nos dados existentes. Apenas três exemplos confirmados desses sistemas de mudança de identidade são conhecidos, sendo o primeiro descoberto em 2013 usando o Chandra e vários outros telescópios de raio-X e rádio.
O estudo do binário "Jekyll and Hyde" foi liderado por Arash Bahramian, do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR), Austrália, e foi publicado na edição de 1º de setembro de 2018 do The Astrophysical Journal.
Dois outros estudos recentes usaram observações do Chandra do Terzan 5 para estudar como as estrelas de nêutrons em dois binários diferentes de raios-X de baixa massa se recuperam depois de terem recebido grandes quantidades de material despejado na superfície por uma estrela companheira. Tais estudos são importantes para entender a estrutura da camada externa de uma estrela de nêutrons, conhecida como crosta.
Em um desses estudos, o Swift J174805.3-244637 (binário de raios X de baixa massa), teve material despejado na estrela de nêutrons durante uma explosão de raios X detectada pelo Chandra em 2012, o que aqueceu a crosta da estrela de nêutrons, levando cerca de cem dias para voltar à temperatura vista antes da explosão. A taxa de resfriamento concorda com um modelo de computador para esse processo.
Em um estudo separado do Chandra de um binário de raios X de baixa massa diferente em Terzan 5, IGR J17480-2446 (abreviado T5 X-2), a estrela de nêutrons ainda estava esfriando cinco anos e meio depois de sua explosão. Esses resultados mostram que a capacidade da crosta dessa estrela de nêutrons de transferir ou conduzir calor pode ser menor do que os astrônomos encontraram em outras estrelas de nêutrons de resfriamento em binários de raios X de baixa massa. Essa diferença na capacidade de conduzir calor pode estar relacionada ao fato de o T5 X-2 ter um campo magnético maior em comparação com outras estrelas de nêutrons de resfriamento ou ser muito mais jovem que o T5 X-3.
Fonte: NASA
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