Os telescópios Chandra e IXPE da NASA desvendaram os segredos magnéticos da nebulosa de vento de pulsar com a forma de uma “mão” na região MSH 15-52, proporcionando uma visão inovadora sobre a polarização dos raios X e a dinâmica do campo magnético.
Essas descobertas resultaram da análise dos dados obtidos pelo Chandra e pelo IXPE, que se concentraram na investigação da nebulosa de vento pulsar denominada MSH 15-52. As nebulosas de vento pulsar são aglomerados de partículas altamente energéticas liberadas por estrelas que já passaram por um estágio de colapso.
A peculiar configuração da MSH 15-52, que se assemelha a uma mão humana, a torna uma das mais fascinantes entre as nebulosas de vento pulsar. O telescópio IXPE dedicou aproximadamente 17 dias a observações minuciosas deste objeto, estabelecendo um recorde de tempo de observação contínua para esta missão.
A maravilha dos pulsares
Estrelas de nêutrons em rotação, dotadas de poderosos campos magnéticos, conhecidas como pulsares, desempenham um papel crucial como verdadeiros laboratórios de física extrema. Eles proporcionam um ambiente de alta energia que não pode ser replicado aqui na Terra. Os pulsares mais jovens têm a capacidade de gerar jatos de matéria e antimatéria que se projetam a partir de seus polos, acompanhados por um vento vigoroso, que coletivamente dá origem ao fenômeno conhecido como uma “nebulosa de vento pulsar”.
Descobrindo a “mão no espaço
No ano de 2001, o Observatório de Raios X Chandra da NASA fez uma descoberta notável ao observar o pulsar PSR B1509-58 pela primeira vez, revelando que a sua nebulosa de vento pulsar, conhecida como MSH 15-52, apresentava uma notável semelhança com uma mão humana. Este pulsar encontra-se posicionado na região correspondente à base da “palma” da mencionada nebulosa.
"Atualmente, os dados referentes à MSH 15-52, obtidos pelo telescópio Chandra, foram combinados com informações provenientes do mais recente telescópio de raios X da NASA, o Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE).
Essa sinergia de dados revelou detalhes cruciais sobre a estrutura magnética da MSH 15-52, assemelhando-se aos “ossos” desse intrigante fenômeno. O IXPE dedicou um período de 17 dias à observação minuciosa da MSH 15-52, estabelecendo, assim, um recorde como a mais extensa observação já realizada em um único objeto desde o seu lançamento em dezembro de 2021.
Interpretação da imagem composta
Nesta nova imagem composta, os dados obtidos pelo telescópio Chandra são apresentados em tons de laranja para os raios X de baixa energia, enquanto os raios X de alta energia são representados em verde e azul.
O componente difuso em tom de roxo corresponde às observações realizadas pelo IXPE. O pulsar, situado na região brilhante na base da “palma da mão”, estende seus “dedos” em direção às nuvens de raios X de baixa energia que cercam os remanescentes da supernova responsável pela formação do pulsar.
Além disso, essa imagem é enriquecida com informações infravermelhas provenientes da segunda liberação de dados do Dark Energy Camera Plane Survey (DECaPS2), exibindo detalhes em tons de vermelho e azul.
Polarização de raios X e o mapa magnético
Os dados fornecidos pelo IXPE oferecem o primeiro mapeamento do campo magnético na região da “mão”. Este mapeamento revela informações cruciais sobre a orientação do campo elétrico dos raios X, que é diretamente influenciada pelo campo magnético proveniente da fonte de raios X, fenômeno conhecido como “polarização de raios X”.
Uma segunda imagem de raios X, apresentada abaixo, exibe o mapa do campo magnético na MSH 15-52. Nessa representação, as linhas curtas e retas representam as medições de polarização realizadas pelo IXPE, permitindo uma visualização da direção do campo magnético local.
As “barras” na tonalidade laranja indicam as medições mais precisas, seguidas por barras ciano e azuis, que representam medições com menor precisão. As linhas de campo complexas seguem o contorno do “pulso,” a “palma” e os “dedos” da “mão,” e, muito provavelmente, contribuem para definir as estruturas estendidas que se assemelham a dedos.
Campo magnético e polarização
A quantidade de polarização, indicada pelo comprimento das barras, surpreende pela sua notável intensidade, atingindo o nível máximo previsto pelas teorias estabelecidas. Para alcançar essa magnitude, o campo magnético deve manter-se retilíneo e uniforme, sugerindo uma notável ausência de turbulência nas áreas específicas da nebulosa do vento do pulsar.
Uma característica particularmente intrigante do MSH 15-52 é a presença de um jato brilhante de raios X que se estende do pulsar em direção ao “pulso” na parte inferior da imagem. As novas informações fornecidas pelo IXPE indicam que a polarização no início desse jato é baixa, provavelmente devido à complexidade e emaranhamento dos campos magnéticos nessa região, associados à geração de partículas de alta energia.
No entanto, à medida que o jato se aproxima do seu término, as linhas do campo magnético demonstram um notável alinhamento e uniformidade, resultando em um aumento substancial da polarização.
Os resultados dessas descobertas foram detalhadamente descritos em um artigo assinado por Roger Romani, da Universidade de Stanford, e sua equipe, publicado no The Astrophysical Journal em 23 de outubro de 2023.
