p Dados registrados pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA de uma estrela de nêutrons enquanto ela passava por uma densa porção de vento estelar que emana de sua enorme estrela companheira fornecem informações valiosas sobre a estrutura e composição dos ventos estelares e sobre o ambiente da própria estrela de nêutrons. Um artigo que descreve a pesquisa, liderado por astrônomos da Penn State, aparece em 15 de janeiro, 2019, no jornal, Avisos mensais da Royal Astronomical Society . p "Os ventos estelares são o material de fluxo rápido - composto de prótons, elétrons, e átomos de metal - ejetados das estrelas, "disse Pragati Pradhan, um pesquisador de pós-doutorado em astronomia e astrofísica na Penn State e o principal autor do artigo. "Este material enriquece os arredores da estrela com metais, energia cinética, e radiação ionizante. É o material de origem para a formação de estrelas. Até a última década, pensava-se que os ventos estelares eram homogêneos, mas esses dados do Chandra fornecem evidências diretas de que os ventos estelares são povoados por aglomerados densos. "

p A estrela de nêutrons observada é parte de um sistema binário de raios-X de alta massa - o compacto, estrela de nêutrons incrivelmente densa emparelhada com uma estrela supergigante massiva 'normal'. Estrelas de nêutrons em sistemas binários produzem raios X quando o material da estrela companheira cai em direção à estrela de nêutrons e é acelerado a altas velocidades. Como resultado dessa aceleração, São produzidos raios-X que podem interagir com os materiais do vento estelar para produzir raios-X secundários de energias características a várias distâncias da estrela de nêutrons. Neutro - sem carga - átomos de ferro, por exemplo, produzir raios-X de fluorescência com energias de 6,4 quilo-elétron volts (keV), cerca de 3.000 vezes a energia da luz visível. Os astrônomos usam espectrômetros, como o instrumento no Chandra, para capturar esses raios-X e separá-los com base em sua energia para aprender sobre as composições das estrelas.

p "Os átomos de ferro neutro são um componente mais comum das estrelas, então geralmente vemos um grande pico a 6,4 keV nos dados de nossos espectrômetros ao observar os raios-X da maioria das estrelas de nêutrons em um sistema binário de raios-X de alta massa, "disse Pradhan." Quando olhamos os dados de raios-X do sistema binário de raios-X de alta massa conhecido como OAO 1657-415, vimos que este pico a 6,4 keV tinha uma característica incomum. O pico teve uma ampla extensão até 6,3 keV. Essa extensão é conhecida como 'ombro Compton' e indica que os raios X do ferro neutro estão sendo retransmitidos pela matéria densa ao redor da estrela. Este é apenas o segundo sistema binário de raios-X de alta massa em que tal característica foi detectada. "

p Os pesquisadores também usaram a engenharia de ponta do Chandra para identificar um limite inferior na distância da estrela de nêutrons em que os raios X do ferro neutro são formados. Sua análise espectral mostrou que o ferro neutro é ionizado por pelo menos 2,5 segundos-luz, uma distância de aproximadamente 750 milhões de metros ou quase 500, 000 milhas, da estrela de nêutrons para produzir raios-X.

p "Nesse trabalho, vemos um escurecimento dos raios-X da estrela de nêutrons e uma linha proeminente do ferro neutro no espectro de raios-X - duas assinaturas apoiando a natureza desordenada dos ventos estelares, "disse Pradhan." Além disso, a detecção do ombro Compton também nos permitiu mapear o ambiente ao redor desta estrela de nêutrons. Esperamos ser capazes de melhorar nossa compreensão desse fenômeno com o próximo lançamento de espaçonaves como Lynx e Athena, que melhorará a resolução espectral de raios-X. "

p Para o trabalho de pós-doutorado de Pradhan na Penn State sob a supervisão do Professor de Astronomia e Astrofísica David Burrows, Professor Pesquisador Associado de Astronomia e Astrofísica Jamie Kennea, e Professor Pesquisador de Astronomia e Astrofísica Abe Falcone, ela está principalmente envolvida na escrita de algoritmos para detecção a bordo de raios-X de eventos astronômicos transitórios, como aqueles vistos a partir desses sistemas binários de raios-X de alta massa para instrumentos que estarão na espaçonave Athena.

p Pradhan e sua equipe também têm uma campanha de acompanhamento olhando para o mesmo binário de raios-X de alta massa com outro satélite da NASA - NuSTAR, que cobrirá um espectro mais amplo de raios-X desta fonte variando em energias de ~ 3 a 70 keV - em maio de 2019.

p "Também estamos entusiasmados com a observação do NuSTAR, "disse Pradhan." Tais observações em raios-X duros irão adicionar outra dimensão à nossa compreensão da física deste sistema e teremos a oportunidade de estimar o campo magnético da estrela de nêutrons em OAO 1657-415, que é provavelmente um milhão de vezes mais forte do que o campo magnético mais forte da Terra. "