p Os cientistas que observaram uma curiosa estrela de nêutrons em um sistema binário conhecido como 'Rapid Burster' podem ter resolvido um mistério de 40 anos em torno de suas intrigantes explosões de raios-X. Eles descobriram que seu campo magnético cria uma lacuna ao redor da estrela, em grande parte impedindo-o de se alimentar de matéria de seu companheiro estelar. O gás se acumula até, sob certas condições, atinge a estrela de nêutrons de uma só vez, produzindo intensos flashes de raios-X. A descoberta foi feita com telescópios espaciais, incluindo o XMM-Newton da ESA. p Descoberto na década de 1970, o Rapid Burster é um sistema binário que compreende uma estrela de baixa massa em seu primo e uma estrela de nêutrons - o remanescente compacto da morte de uma estrela massiva. Em um par tão estelar, a atração gravitacional do denso remanescente retira a outra estrela de parte de seu gás; o gás forma um disco de acreção e espirais em direção à estrela de nêutrons.

p Como resultado deste processo de acréscimo, a maioria dos binários de estrelas de nêutrons libera continuamente grandes quantidades de raios-X, que são pontuados por flashes adicionais de raios-X a cada poucas horas ou dias. Os cientistas podem explicar essas explosões 'tipo I', em termos de reações nucleares que são iniciadas no fluxo de gás - principalmente hidrogênio - quando ele se acumula na superfície da estrela de nêutrons.

p Mas o Rapid Burster é uma fonte peculiar:em sua forma mais brilhante, ele emite esses flashes tipo I, enquanto durante os períodos de menor emissão de raios-X, exibe as explosões muito mais evasivas do 'tipo II' - estas são repentinas, liberações erráticas e extremamente intensas de raios-X.

p Em contraste com as explosões do tipo I, que não representam uma liberação significativa de energia em relação ao que é normalmente emitido pela estrela de nêutrons de acréscimo, rajadas do tipo II liberam enormes quantidades de energia durante períodos caracterizados pela ocorrência de muito pouca emissão.

p Apesar de quarenta anos de pesquisas, bursts do tipo II foram detectados apenas em uma outra fonte além do Rapid Burster. Conhecido como Pulsar Estourando e descoberto na década de 1990, este sistema binário compreende uma estrela de baixa massa e uma altamente magnetizada, estrela de nêutrons girando - um pulsar - que exibe apenas explosões do tipo II.

p Devido à escassez de fontes que exibem esse fenômeno, os mecanismos físicos subjacentes têm sido debatidos há muito tempo, mas um novo estudo do Rapid Burster fornece as primeiras evidências do que está ocorrendo.

p "O Rapid Burster é o sistema arquetípico para investigar bursts do tipo II - é onde eles foram observados pela primeira vez e a única fonte que mostra os bursts do tipo I e do tipo II, "diz Jakob van den Eijnden, um estudante de doutorado no Instituto Anton Pannekoek de Astronomia em Amsterdã, Os Países Baixos, e autor principal de uma Carta publicada em Avisos mensais da Royal Astronomical Society .

p Neste estudo, Jakob e seus colegas organizaram uma campanha de observação usando três telescópios espaciais de raios-X para descobrir mais sobre este sistema.

p Sob a coordenação do co-autor Tullio Bagnoli, que também trabalhava no Instituto Anton Pannekoek de Astronomia, a equipe conseguiu observar o estouro da fonte durante alguns dias em outubro de 2015 com uma combinação de NuSTAR e Swift da NASA, e o XMM-Newton da ESA.

p Eles primeiro monitoraram a fonte com o Swift, cronometrando as observações por um período em que esperavam que uma série de explosões do tipo II ocorressem. Então, logo após a primeira explosão foi detectada, os cientistas colocaram os outros observatórios em movimento, usando XMM-Newton para medir os raios-X emitidos diretamente pela superfície da estrela de nêutrons ou por gás no disco de acreção, e NuSTAR para detectar raios-X de alta energia, que são emitidos pela estrela de nêutrons e refletidos no disco.

p Com esses dados, os cientistas examinaram a estrutura do disco de acreção para entender o que acontece com ele antes, no decorrer, e após esses lançamentos copiosos de raios-X.

p De acordo com um modelo, as explosões do tipo II ocorrem porque o campo magnético de rotação rápida da estrela de nêutrons mantém o gás fluindo da estrela companheira na baía, impedindo-o de chegar mais perto da estrela de nêutrons e efetivamente criando uma borda interna no centro do disco. Contudo, à medida que o gás continua a fluir e se acumular perto desta borda, ele gira cada vez mais rápido, e eventualmente alcança a velocidade de rotação do campo magnético.

p "É como se jogássemos algo em um carrossel que está girando muito rápido:ele ricocheteia, a menos que seja lançado na mesma velocidade da máquina, "explica Jakob.

p "Um ato de equilíbrio semelhante acontece entre o gás que entra e o campo magnético giratório:enquanto o gás não tiver a velocidade certa, não pode chegar à estrela de nêutrons e só pode se acumular na borda. No momento em que atinge a velocidade certa, muito gás se acumulou e atinge a estrela de nêutrons de uma só vez, dando origem à emissão dramática de rajadas do tipo II. "

p Este modelo prevê que, enquanto o material está se acumulando, uma lacuna deve se formar entre a estrela de nêutrons e a borda do disco de acreção.

p Em outros modelos, os flashes intensos são explicados como decorrentes de instabilidades no fluxo do gás de acreção ou de efeitos relativísticos gerais. Em ambos os casos, estes ocorreriam muito mais perto da estrela de nêutrons e não dariam origem a tal lacuna.

p "Uma lacuna é exatamente o que encontramos no Rapid Burster, "diz Nathalie Degenaar, pesquisador do Instituto Anton Pannekoek de Astronomia e orientador de PhD de Jakob. "Isso sugere fortemente que as explosões do tipo II são causadas pelo campo magnético."

p As observações indicam que existe um intervalo de aproximadamente 90 km entre a estrela de nêutrons e a borda interna do disco de acreção. Embora não seja impressionante em escalas cósmicas, o tamanho da lacuna é muito maior do que a própria estrela de nêutrons, que tem um raio de cerca de 10 km.

p Esta descoberta está de acordo com os resultados de um estudo anterior de Nathalie e colaboradores, que havia observado uma lacuna semelhante em torno do pulsar de explosão - a outra fonte conhecida por produzir explosões do tipo II.

p No novo estudo do Rapid Burster, os cientistas também mediram a força do campo magnético da estrela de nêutrons:em 6 × 108 G, é cerca de um bilhão de vezes mais forte que o da Terra e, mais importante, mais de cinco vezes mais forte do que o observado em outras estrelas de nêutrons com uma companheira estelar de baixa massa. Isso pode sugerir que esse sistema binário é jovem, sugerindo que o processo de acreção não está acontecendo por tempo suficiente para diminuir o campo magnético, como se pensa ter acontecido em sistemas semelhantes.

p Se esta estrela binária de nêutrons é realmente tão jovem quanto seu forte campo magnético indica, então espera-se que ela gire muito mais devagar do que suas contrapartes mais antigas:medições futuras da taxa de giro da estrela podem ajudar a confirmar este cenário incomum.

p "Este resultado é um grande passo para resolver um quebra-cabeça de quarenta anos na astronomia de estrelas de nêutrons, ao mesmo tempo que revela novos detalhes sobre a interação entre campos magnéticos e discos de acreção nesses objetos exóticos, "conclui Norbert Schartel, Cientista do Projeto XMM-Newton na ESA.