Um astrofísico profissional e um astrônomo amador se uniram para revelar detalhes surpreendentes sobre um sistema binário de pulsar de milissegundo (MSP) incomum que compreende um dos pulsares de rotação mais rápida em nossa Galáxia e sua estrela companheira exclusiva.

Suas observações, a ser publicado no Astrophysical Journal em dezembro, são os primeiros a identificar "manchas de estrelas" em uma estrela companheira de MSP. Mais, as observações mostram que o companheiro tem um forte campo magnético, e fornecem pistas sobre por que os pulsares em alguns binários MSP são ativados e desativados.

John Antoniadis, Dunlap Fellow com o Dunlap Institute for Astronomy &Astrophysics, Universidade de Toronto, e André van Staden, um astrônomo amador da África do Sul, analisou as observações do brilho da estrela companheira feitas por van Staden ao longo de um período de 15 meses, com seu telescópio refletor de 30 cm e câmera CCD em seu observatório de quintal em Western Cape. A análise revelou um aumento e uma queda inesperados no brilho da estrela.

Em um binário MSP típico, a gravidade do pulsar distorce a forma da estrela companheira, puxando-o em forma de lágrima. À medida que circula o pulsar, vemos uma ascensão e queda cíclicas no brilho do companheiro. O companheiro é mais brilhante em dois pontos de sua órbita, quando vemos sua ampla, perfil em forma de lágrima; é mais escuro no meio do caminho entre esses dois pontos, quando vemos seu menor, perfil circular. Naturalmente, a curva de luz que mede o brilho aumenta e diminui em compasso com o período orbital do companheiro.

Mas as observações de Antoniadis e van Staden revelaram que o brilho do companheiro não estava em sincronia com seu período orbital de 15 horas; em vez disso, os picos de brilho da estrela ocorrem progressivamente mais tarde em relação à posição orbital da companheira.

Antoniadis e van Staden concluíram que isso foi causado por "manchas estelares", o equivalente às manchas solares do nosso Sol, e que as manchas estavam diminuindo o brilho da estrela. O que mais, as manchas eram muito maiores em relação ao diâmetro da estrela companheira do que as manchas solares do nosso Sol.

Eles também perceberam que a estrela companheira não está presa às marés no pulsar - como a lua está na Terra. Em vez de, eles concluíram que o período de rotação do companheiro é ligeiramente mais curto do que seu período orbital, resultando na curva de luz inesperada.

A presença de manchas estelares também levou os colaboradores a inferir que a estrela possui um forte campo magnético, um pré-requisito de tais locais.

Um astrônomo não profissional dedicado por muitos anos, van Staden tem um interesse particular em pulsares e em 2014 encontrou o site de pesquisa de Antoniadis listando binários MSP com companheiros ópticos.

"Observei que o sistema binário MSP J1723-2837 é adequado para observação na África do Sul, "van Staden diz, "e que uma curva de luz ainda não havia sido determinada para este sistema em particular."

“Também percebi que as observações eram escassas porque os profissionais não podem se dar ao luxo de usar instrumentos profissionais para observações contínuas. Por outro lado, não profissionais podem fazer essas observações de longo prazo. "

"O conjunto de dados era diferente de tudo que eu já tinha visto, "diz Antoniadis ao receber os dados de van Staden, "tanto em termos de qualidade quanto de tempo. E pedi ao André que continue observando o máximo possível."

Observações como a de van Staden são críticas para responder a perguntas sobre a evolução e a relação complexa entre o MSP e seu companheiro nos binários "viúva negra" e "redback" - pares de estrelas em que o pulsar, como seu homônimo de aracnídeo, devora seu companheiro.

Em um cenário típico, uma estrela de nêutrons recém-formada se alimenta de gás puxado gravitacionalmente de sua companheira. À medida que o pulsar ganha massa, ele também ganha momento angular e gira mais rápido.

Eventualmente, a estrela de nêutrons está girando centenas de vezes por segundo. Neste ponto, ele entra na próxima fase de sua evolução. A estrela de nêutrons começa a emitir feixes de radiação intensa que vemos como um sinal de pulsação rápida:nasce um pulsar.

Neste ponto, o pulsar também começa a emitir intensa radiação de raios gama e um forte vento estelar que estanca o fluxo de material de seu vizinho. O companheiro não está mais sendo canibalizado pelo pulsar, mas apenas comercializou os meios pelos quais está sendo consumido. Agora, a radiação e o vento do pulsar são tão intensos que começam a erodir a estrela condenada.

Por mais complexos que sejam esses sistemas binários MSP, eles só ficaram mais perplexos nos últimos anos com as observações de que os pulsares desligam e voltam a um estado em que estão se alimentando de material de seu companheiro - e que podem fazer essa transição várias vezes.

Foi sugerido que o vento estelar do pulsar e a radiação podem estar por trás da transição. Mas um resultado adicional das observações de Antoniadis e van Staden é que o vento estelar do pulsar não está afetando o companheiro.

Tipicamente, o forte vento estelar de um pulsar e a intensa emissão de radiação criam um "ponto de acesso" no lado do pulsar do companheiro. É como se a estrela tivesse um lado "dia" e "noite". Mas a presença do hotspot não foi detectada nos dados. Isso pode significar que o vento está totalmente ausente ou soprando em uma direção diferente da estrela.

De qualquer jeito, isso sugere que o campo magnético do companheiro - e não o vento estelar e a radiação do pulsar - pode ser o mecanismo que desliga os pulsares.