Magnetar: Por que as estrelas magnéticas não viram buracos negros?

As estrelas magnéticas (Magnetar), são os objetos com o campo magnético mais poderoso que se conhece no Universo. Agora, uma equipe de astrônomos descobriu pela primeira vez a estrela companheira de uma estrela magnética.

Isto pode ajudar a explicar como estes objetos se formam – um debate que já dura 35 anos – e porque é que esta estrela tão particular não colapsou para formar um buraco negro, como seria de se esperar.

Explosão de uma Supernova

Quando uma estrela de massa muito elevada colapsa sob o efeito da sua própria gravidade – durante a explosão de uma Supernova – ela dá origem a uma estrela de nêutrons ou a um buraco negro.

As estrelas magnéticas são uma forma peculiar e muito exótica de estrela de nêutrons, já por si sós objetos bem estranhos.

As estrelas magnéticas são muito pequenas e possuem campos magnéticos extremamente potentes. As superfícies destes objetos emitem enormes quantidades de raios gama quando sofrem movimentações – chamado “tremor de estrela” – como resultado das enormes forças a que as suas crostas estão sujeitas.

Usando o telescópio VLT, no Chile, a equipe encontrou a estrela binária da constelação CXOU J16470.2-455216, em Westerlund 1, um jovem aglomerado compacto de superestrelas, situado a 16.000 anos-luz de distância na constelação austral do Altar. É lá que se encontra a metade das vinte estrelas magnéticas conhecidas na Via Láctea.

A mesma equipe já havia demonstrado, em 2010, que essa estrela magnética, ou magnetar, nasceu da explosão de uma estrela com cerca de 40 vezes a massa do Sol.

Com as novas observações, os astrônomos estão propondo uma solução para este mistério, sugerindo que a estrela magnética (Magnetar) teria sido formada a partir das interações entre duas estrelas de massa elevada que orbitariam em torno uma da outra.

Em um sistema binário tão compacto que caberia no interior da órbita da Terra em torno do Sol.

As estrelas magnéticas (Magnetar), são os objetos com o campo magnético mais poderoso que se conhece no Universo. Agora, uma equipe de astrônomos descobriu pela primeira vez a estrela companheira de uma estrela magnética.
Crédito: ESO/L.Calçada

Para sustentar sua hipótese, eles apontam para a estrela Westerlund 1-5, que atende aos critérios para ter sido expulsa de sua órbita original quando da explosão que criou a estrela magnética.

Esta estrela não só possui um movimento consistente com o fato de ter recebido um ‘pontapé’ da supernova, mas é também brilhante demais para ter nascido como estrela isolada.

Mais ainda, ela possui uma composição rica em carbono altamente incomum, impossível de obter numa estrela única – uma pista importante que nos mostra que ela deve ter-se formado originalmente com uma estrela companheira do seu sistema binário.

Reconstruindo o evento

Com base na localização da estrela companheira, os astrônomos reconstruíram a história da dupla que deu origem à formação da estrela magnética, em vez do esperado buraco negro.

Na primeira fase deste processo, a estrela de maior massa do par começa a ficar sem combustível, transferindo as suas camadas mais exteriores para a companheira de menor massa – que está destinada a tornar-se uma estrela magnética – e fazendo com que esta rode cada vez mais depressa.

Esta rotação rápida parece ser o ingrediente essencial na formação do campo magnético muito intenso da estrela magnética.

Numa segunda fase, e como resultado dessa transferência de matéria, a companheira fica com tanta massa que, por sua vez, descarta uma enorme quantidade desta matéria recém adquirida.

A maior parte dessa massa perde-se no espaço mas uma pequena quantidade volta à estrela original que continua brilhando – a Westerlund 1-5.

Processo onde duas estrelas podem formar uma Magnetar
Processo onde duas estrelas podem formar uma Magnetar. Crédito: NASA, ESA, and D. Player (STScI).

É este processo de troca de material que conferiu à Westerlund 1-5 uma assinatura química tão incomum e permitiu que a massa da sua companheira diminuísse para níveis suficientemente baixos, dando assim origem a uma estrela magnética em vez de um buraco negro.

Agora a teoria terá que ser comprovada buscando-se as estrelas que possam explicar a formação das outras estrelas magnéticas conhecidas.

O primeiro sinal do grande evento foi um farol de raios gama que apareceu nos dados do telescópio em 22 de maio, solicitando aos astrônomos que montassem seus melhores instrumentos. 

Essa resposta foi importante: os cientistas acreditam que as explosões de raios gama geralmente resultam da colisão de estrelas de nêutrons, por isso estão ansiosos para ver o máximo possível de imagens desses fogos de artifício. 

Mas, à medida que as observações chegavam, os pesquisadores perceberam que algo estranho estava acontecendo: o flash incluía muito mais luz infravermelha do que o previsto, 10 vezes mais.

Os astrônomos usaram uma série de instalações para estudar o evento, incluindo o Observatório Swift da NASA no espaço, o Very Large Array no Novo México e o Observatório Keck no Havaí, mas foi o Telescópio Espacial Hubble que detectou a radiação infravermelha extremamente brilhante da explosão que disse aos cientistas que algo particularmente estranho estava acontecendo.