Um novo estudo teórico apresenta um caminho para detectar núcleos estelares em rotação rápida - nascidos no rescaldo de uma supernova - através de observações em comprimentos de onda de rádio. O resultado abre caminho para futuras observações de rádio obterem insights sobre os processos ainda misteriosos subjacentes à formação e evolução de estrelas de nêutrons e buracos negros.

Acredita-se que os magnetares, as estrelas de nêutrons mais altamente magnetizadas que existem, se formam a partir de núcleos estelares em rotação rápida. Quando uma estrela massiva esgota o seu combustível nuclear, ela explode como uma supernova. Se a estrela tiver uma rotação suficientemente rápida, o núcleo deixado para trás poderá sobreviver ao evento cataclísmico. Espera-se que tal remanescente estelar nasça com fortes campos magnéticos, devido à conservação do momento angular da estrela durante o colapso.

"O estudo dos magnetares permite-nos obter informações sobre o mecanismo das supernovas e a física fundamental relacionada com estes objetos compactos e os ambientes extremos à sua volta," afirma o principal autor do estudo, Dr. Yuichiro Sekiguchi, da RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS). "Mas o cenário de formação destes intrigantes objetos astrofísicos permanece obscuro, em parte devido à falta de evidências observacionais diretas."

As estrelas de nêutrons são notoriamente difíceis de observar. Eles emitem radiação através de um amplo espectro de comprimentos de onda, tornando-os alvos desafiadores para telescópios projetados para comprimentos de onda específicos. Entre as diferentes bandas de comprimento de onda, as ondas de rádio oferecem uma ferramenta promissora para revelar as propriedades do magnetar, particularmente através das suas pulsações de rádio - emissão periódica de ondas de rádio que aparecem como flashes rápidos.

O presente estudo concentrou-se num tipo específico de pulsação de rádio conhecido como “precessão livre”, que é observada como pequenas mudanças periódicas nos tempos de chegada das ondas de rádio dos pulsares. “Se este fenómeno for detectado, poderá sondar diretamente a taxa de rotação e a estrutura interna da estrela de neutrões,” explica Sekiguchi.

Os investigadores simularam ondas de rádio provenientes da precessão livre de magnetares nascidos em diferentes modelos de supernovas, considerando os efeitos da taxa de rotação e da intensidade do campo magnético.

Eles mostram que a assinatura da precessão livre se torna mais aparente em frequências de rádio mais baixas, como as observadas com o radiotelescópio Low-Frequency Array (LOFAR) na Holanda. Além disso, o sinal de rádio esperado depende da taxa de rotação da estrela de nêutrons:estrelas de nêutrons de rotação mais lenta tendem a exibir um sinal mais claro em comparação com as de rotação rápida.

Os investigadores esperam que as suas descobertas contribuam para os esforços de observação contínuos usando o LOFAR e preparem o terreno para futuras observações de rádio. Em particular, o LOFAR Supernova Key Project em curso visa desvendar propriedades de magnetares nascidos de progenitores massivos em rotação rápida.

“A combinação de observações de múltiplos comprimentos de onda e modelos teóricos aproximar-nos-á de desvendar os mistérios destes remanescentes enigmáticos,” conclui Sekiguchi.