Graças ao Telescópio Espacial Hubble, todos nós temos uma imagem vívida do Nebulosa do Caranguejo estampado nos olhos de nossa mente. É o remanescente de uma explosão de supernova que os astrónomos chineses registaram em 1056. No entanto, a Nebulosa do Caranguejo é mais do que apenas uma nebulosa; também é um pulsar.
O Pulsar do Caranguejo pulsa em um padrão incomum de “zebra”, e um astrofísico da Universidade do Kansas acha que descobriu o porquê.
Quando estrelas massivas explodem como supernovas, deixam para trás restos: um buraco negro de massa estelar ou uma estrela de nêutrons. SN 1054 deixou para trás o último. A estrela de nêutrons é altamente magnetizada e gira rapidamente, emitindo feixes de radiação eletromagnética de seus pólos. À medida que gira, a radiação é direcionada intermitentemente para a Terra, tornando-a visível para nós. Neste caso, é chamado de pulsar.
Pulsares são objetos complexos. Eles são extremamente densos e podem acumular até três massas solares de material em uma esfera de até 30 km de diâmetro. Os seus campos magnéticos são milhões de vezes mais fortes que os da Terra, podem rodar centenas de vezes por segundo e a sua imensa gravidade distorce o espaço-tempo. E seus núcleos são basicamente núcleos atômicos enormes.
Um resultado da sua complexidade são as suas emissões de rádio, e isto é especialmente verdadeiro no caso do Pulsar Caranguejo.
Os pulsares são conhecidos pelo seu pulso principal (MP), mas também emitem outros pulsos que são mais difíceis de detectar. Em 2007, os radioastrônomos Hankins e Eilek descobriram um estranho padrão nas emissões de rádio de alta frequência do Pulsar Caranguejo. Este é o único pulsar conhecido por produzir esses padrões entre o pulso principal (MP) do pulsar e seu pulso intermitente (IP).
“O perfil médio desta estrela é dominado por um pulso principal (MP) e um interpulso (IP)”, escreveram Eilek e Hankins em o papel deles. No entanto, existem dois pulsos adicionais chamados HFC1 e HFC2 que criam o padrão zebra.
Ninguém conseguiu explicar esse padrão incomum. No entanto, uma nova pesquisa publicada na Physical Review Letters pode finalmente explicar isso. O autor é Mikhail Medvedev, especialista em Astrofísica Teórica pela Universidade do Kansas. Sua pesquisa é “Origem das bandas espectrais na emissão de rádio do pulsar do caranguejo.”
Medvedev diz que a magnetosfera cheia de plasma do Pulsar Caranguejo atua como um tela de difração para produzir o padrão zebra. Isto pode explicar o espaçamento das bandas, a alta polarização, o ângulo de posição constante e outras características das emissões.
Um pulsar típico emite emissões de rádio a partir dos seus pólos, conforme mostrado na figura abaixo. Às vezes, eles emitem dois sinais por período de rotação, um de rádio e um de alta frequência. Eles aparecem em uma fase diferente da rotação, com a emissão de frequência mais alta produzida fora do cilindro de luz, a região onde a velocidade linear se aproxima da velocidade da luz.
Mas o Pulsar Caranguejo é diferente.
“O pulsar do Caranguejo é, por outro lado, muito especial. Seu pulso principal e interpulso de rádio coincidem em fase com a emissão de alta energia, indicando a mesma região de emissão”, explica Medvedev.
Medvedev explica que o Interpulso de Alta Frequência (HFIP) produzido pelo efeito de difração cria o padrão zebra. “O padrão espectral do interpulso de alta frequência (HFIP), observado entre cerca de
?~5 e ?~30 GHz são notavelmente diferentes e representam uma sequência de bandas de emissão semelhantes a
padrão “zebra””, escreve ele.
O modelo proposto por Medvedev traz um benefício adicional. Ele diz que pode ser usado para realizar tomografia em pulsares para descobrir mais detalhes sobre suas poderosas magnetosferas.
“O modelo permite realizar a “tomografia” da magnetosfera do pulsar”, escreve ele.
“Prevemos que estas propriedades do HFIP também podem ser observadas em outros pulsares se o seu rádio e a emissão de alta energia estiverem em fase. Isto aconteceria se a emissão de rádio fosse produzida na magnetosfera exterior, em oposição à emissão “normal” da região polar”, explica Medvedev.
Medvedev diz que seu modelo também pode explicar o HFC1 e o HFC2 no espectro de emissões do Pulsar Caranguejo. Eles também são artefatos do modelo de difração proposto. “Propomos que esses componentes de alta frequência sejam os reflexos da magnetosfera da mesma fonte que produz o HFIP difratado”, explica ele.
“Para concluir, propomos um modelo que explica a peculiar estrutura da banda espectral (o padrão zebra) do interpulso de alta frequência da emissão de rádio do pulsar Caranguejo”, escreve Medvedev.
