Pulsos de rádio cósmicos que se repetem a cada poucos minutos ou horas, conhecidos como transientes de longo período, têm confundido os astrônomos desde a sua descoberta em 2022. Nosso novo estudo, publicado hoje na Nature Astronomy, pode finalmente acrescentar alguma clareza.
Os radioastrônomos estão muito familiarizados com os pulsares, um tipo de estrela de nêutrons que gira rapidamente. Para aqueles de nós que observam os céus a partir da Terra, estes objetos parecem pulsar porque poderosos feixes de rádio provenientes dos seus pólos percorrem os nossos telescópios, tal como um farol cósmico.
Os pulsares mais lentos giram em apenas alguns segundos: isso é conhecido como período. Mas nos últimos anos também foram descobertos transientes de longo período. Estes têm períodos de 18 minutos a mais de seis horas.
De tudo o que sabemos sobre estrelas de nêutrons, elas não deveriam ser capazes de produzir ondas de rádio enquanto giram tão lentamente. Então, há um problema com a física?
Bem, as estrelas de nêutrons não são o único remanescente estelar compacto no quarteirão, então talvez elas não sejam as estrelas desta história, afinal. Nosso novo artigo apresenta evidências de que o transiente de longo período de vida mais longa, GPM J1839-10, é na verdade uma estrela anã branca. Está a produzir poderosos feixes de rádio com a ajuda de uma companheira estelar, o que implica que outros podem estar a fazer o mesmo.
Os pulsares emitem poderosos feixes de ondas de rádio a partir dos seus pólos, que perfuram a nossa linha de visão como um farol. Joeri van Leeuwen
Pulsares anãs brancas entram
Assim como as estrelas de nêutrons, as anãs brancas são remanescentes de estrelas mortas. Eles têm aproximadamente o tamanho da Terra, mas com massa equivalente à do Sol.
Nenhuma anã branca isolada foi observada emitindo pulsos de rádio. Mas eles têm os ingredientes para fazer isso quando combinados com uma anã do tipo M (uma estrela normal com cerca de metade da massa do Sol) em um sistema próximo de duas estrelas conhecido como binário.
Na verdade, sabemos que existem “pulsares de anãs brancas” de rotação rápida porque os observamos; o primeiro foi confirmado em 2016.
O que levanta a questão: poderiam os transientes de longo período ser primos mais lentos dos pulsares das anãs brancas?
Até à data, foram descobertos mais de dez transientes de longo período, mas estão tão distantes e tão profundamente enraizados na nossa galáxia que tem sido difícil saber o que são. Somente em 2025 dois transientes de longo período foram identificados conclusivamente como anãs brancas e anãs binárias M. Isto foi bastante inesperado.
No entanto, deixou os astrônomos com mais perguntas.
Mesmo que alguns transientes de longo período sejam binários anãs brancas/anãs M, eles irradiam da mesma forma que pulsares anãs brancas mais rápidos? E os transientes são de longo período? apenas visível nos comprimentos de onda do rádio está fadado a permanecer um mistério para sempre?
O que precisávamos é de um modelo que funcionasse para ambos e para um longo período transitório, com dados de alta qualidade suficientes para testá-lo.
Um exemplo excepcionalmente durável
Em 2023 descobrimos o GPM J1839-10, um transitório de longo período com período de 21 minutos. Foi a segunda descoberta deste tipo, mas ao contrário do seu antecessor ou daqueles encontrados desde então, é excepcionalmente durável. Os pulsos foram encontrados em dados de arquivo que datam de 1988, mas apenas algumas vezes deveriam ter sido detectados.
Como está a 15.000 anos-luz de distância, só podemos vê-lo em ondas de rádio. Então, nos aprofundamos nesse sinal intermitente e aparentemente aleatório para aprender mais.
Vimos o GPM J1839-10 em uma série chamada de observações “ao redor do mundo”. Eles usaram três telescópios, cada um passando a fonte para o próximo à medida que a Terra girava: o australiano SKA Pathfinder ou ASKAP, o radiotelescópio MeerKAT na África do Sul e o Karl G. Jansky Very Large Array nos Estados Unidos.
Dados de rádio registrados nas observações “ao redor do mundo”. Cinco órbitas consecutivas são empilhadas para alinhar o padrão de batimento cardíaco. A cor representa o telescópio utilizado. Autor fornecido
O sinal piscante não era nada aleatório. Os pulsos chegam em grupos de quatro ou cinco, e os grupos chegam em pares separados por duas horas. Todo o padrão se repete a cada nove horas.
Um padrão tão estável implica fortemente que o sinal vem de um sistema binário de dois corpos orbitando um ao outro a cada nove horas. E conhecer o período também nos ajuda a calcular suas massas, o que equivale a ser um binário anã branca-anã M.
Verificando novamente, não só as detecções de arquivo eram consistentes com o mesmo padrão, mas também fomos capazes de usar os dados combinados para refinar o período orbital com uma precisão de apenas 0,2 segundos.
Um padrão de batimento cardíaco
Os dados de rádio por si só nos dizem que o GPM J1839-10 é definitivamente um sistema binário. Além do mais, a batida peculiar dos seus pulsos dá pistas sobre a sua natureza de uma forma que só é possível através da observação de sinais de rádio.
Inspirados por um estudo anterior sobre um pulsar de anã branca, modelamos o GPM J1839-10 como uma anã branca gerando um feixe de rádio à medida que seu pólo magnético passa pelo vento estelar de sua companheira. O alinhamento variável dos corpos binários com a nossa linha de visão ao longo da órbita prevê com precisão o padrão de batimento cardíaco.
Podemos até reconstruir a geometria do sistema, como a distância entre as estrelas e a sua massa.
Ao todo, o GPM J1839-10 tem o potencial de ser o elo perdido entre os transientes de longo período e os pulsares das anãs brancas.
Animação de modelo. As esferas branca e vermelha são a anã branca e a anã M. A seta representa o momento magnético rotativo da anã branca. O cone amarelo é o feixe de rádio cuja atividade depende do alinhamento do momento magnético da anã branca com a anã M. A densidade do fluxo de rádio detectada na Terra é mostrada abaixo. Autor fornecido
Armados com o nosso modelo, outros astrónomos já conseguiram detectar a variabilidade nos nossos períodos medidos em dados ópticos de alta precisão, apesar de não serem capazes de distinguir o par binário.
Estão em curso pesquisas sobre como funciona exactamente a física das emissões e como nela se enquadra uma gama mais ampla de propriedades transitórias de longo período. No entanto, este é um passo crucial para a compreensão.
Este artigo foi republicado de The Conversation. Foi escrito por: Csanád Horváth, Universidade Curtin e Natasha Hurley-Walker, Universidade Curtin
Leia mais:
Csanád Horváth é financiado por uma bolsa do Programa de Treinamento em Pesquisa do Governo Australiano.
Natasha Hurley-Walker recebe financiamento do Australian Research Council.
