CHIME J1634+44: o “unicórnio” entre os transientes de longo período

Ao longo da história, astrónomos já identificaram na vasta Via Láctea vários fenómenos que “piscam” de forma estranha. Ainda assim, um objeto pulsante descoberto recentemente parece mesmo ser único.

O que é o CHIME J1634+44 e por que ele se destaca

A vários milhares de anos-luz de distância, o objeto batizado de CHIME J1634+44 entra numa categoria rara de fontes cósmicas cuja emissão aumenta e diminui em escalas de tempo inexplicavelmente longas. Até agora, apenas cerca de uma dúzia desses chamados transientes de longo período (LPTs) foi encontrada na nossa galáxia - mas o CHIME J1634+44 parece estar noutro patamar.

Seja lá o que ele for, apresenta a luz mais polarizada já observada num LPT, um indício de que está inserido num ambiente particularmente complexo. Além disso, o intervalo entre os seus clarões de ondas de rádio parece estar a encurtar, não a alongar. Isso sugere que, em vez de desacelerar como muitos objetos espaciais tendem a fazer, a rotação do CHIME J1634+44 está a acelerar.

E há mais: não é apenas um período de repetição - são dois.

Dois ritmos de pulsação e um sinal de polarização incomum

“Você poderia chamar o CHIME J1634+44 de um ‘unicórnio’, até mesmo entre outros LPTs”, afirma o astrónomo Fengqiu Adam Dong, do Green Bank Observatory, primeiro autor de um dos dois artigos que descrevem o objeto misterioso.

“Os surtos parecem se repetir ou a cada 14 minutos, ou 841 segundos - mas há um período secundário distinto de 4206 segundos, ou 70 minutos, que é exatamente cinco vezes mais longo. Achamos que ambos são reais, e que provavelmente se trata de um sistema com algo orbitando uma estrela de nêutrons.”

Os dois grupos de pesquisa chegaram ao CHIME J1634+44 de forma independente, analisando conjuntos de dados diferentes. Apesar disso, ambos relataram os mesmos elementos-chave: a aceleração do giro (spin-up), o mesmo par de periodicidades e o mesmo padrão de polarização. O segundo trabalho foi liderado pela astrónoma Sanne Bloot, do Instituto Neerlandês de Astronomia por Rádio.

Quando algo no espaço se comporta de maneira muito fora do comum, o leque de explicações plausíveis costuma ser limitado - e depende de como, exatamente, o fenómeno se manifesta. Até aqui, as evidências sobre os LPTs apontam para objetos compactos, isto é, anãs brancas ou estrelas de nêutrons.

O que são LPTs: anã branca ou estrela de nêutrons?

Tanto anãs brancas quanto estrelas de nêutrons são “restos” deixados quando estrelas dentro de certas faixas de massa chegam ao fim da vida. Nesse processo, as camadas externas são expelidas e o núcleo - sem o suporte da pressão para fora gerada pela fusão - colapsa sob a própria gravidade, formando um objeto extremamente compacto.

Entre os dois tipos, as anãs brancas são as menos massivas. Elas podem concentrar até cerca de 1,4 vez a massa do Sol num corpo com diâmetro entre o da Terra e o da Lua. O que impede que colapsem ainda mais é uma regra da física quântica: elétrons não podem ocupar o mesmo estado quântico, o que cria uma resistência chamada pressão de degenerescência dos elétrons.

Esse mecanismo, porém, deixa de funcionar quando a massa aumenta além de certo limite, e então o colapso continua, comprimindo o equivalente a cerca de 2,3 massas solares numa esfera com aproximadamente 20 quilômetros de diâmetro (cerca de 12 milhas). Sustentadas, nesse caso, pela pressão de degenerescência dos nêutrons, essas estruturas são conhecidas como estrelas de nêutrons.

Por serem tão densas, estrelas de nêutrons podem provocar efeitos bastante extremos no espaço ao seu redor - sobretudo quando fazem parte de um sistema binário.

Como o sistema poderia estar acelerando a rotação

Ambos os artigos concluem que algo desse tipo é provavelmente o que está a acontecer com o CHIME J1634+44. Se um dos objetos estiver a “sugar” material de um companheiro em órbita muito próxima, a acumulação de massa pode estar a fazer a sua taxa de rotação aumentar. O ponto em aberto é qual dos dois seria o astro principal: uma anã branca ou uma estrela de nêutrons.

Dong e os seus colegas consideram mais provável que seja uma estrela de nêutrons, possivelmente um pulsar - já que pulsares emitem pulsos periódicos de ondas de rádio e, em alguns casos, sabe-se que podem aumentar a sua velocidade de rotação.

Já Bloot e a sua equipa defendem que o objeto seja uma anã branca. Eles identificaram uma fonte fraca no ultravioleta na posição do CHIME J1634+44, compatível com uma anã branca com cerca de 78 por cento da massa do Sol e temperatura efetiva entre 15.000 e 33.000 Kelvin.

Se essa interpretação estiver correta, então o CHIME J1634+44 poderia ser um pulsar de anã branca - um tipo de objeto raro e difícil de observar, que se comporta de modo semelhante ao seu análogo feito de estrela de nêutrons.

Serão necessárias mais observações para esclarecer se esse é o cenário certo, mas, de qualquer forma, os cientistas vão querer investigar em detalhe. Vale lembrar o sinal de polarização: ele é perfeitamente circular, algo que nunca tinha sido visto antes num LPT. Isso pode indicar que os pulsos de rádio do CHIME J1634+44 são gerados de uma forma ainda não observada.

Então, como os astrónomos gostam de dizer: mantenha os olhos no céu.

“A descoberta do CHIME J1634+44 amplia a população conhecida de LPTs e desafia os modelos existentes de estrelas de nêutrons e anãs brancas”, diz Dong, “sugerindo que pode haver muitos outros objetos desse tipo à espera de serem descobertos.”

O artigo da equipa de Dong foi publicado na The Astrophysical Journal Letters. O trabalho da equipa de Bloot foi aceito na Astronomy & Astrophysics e está disponível no arXiv.