Pulsares
Os pulsares foram descobertos casualmente em 1967 por Joselyn Bell, que era uma estudante de doutorado. Seu projeto de pesquisa, dirigido por Antony Hewish, consistia no estudo do meio interestelar. Queriam estudar pequenas, porém rápidas, variações em sinais de rádio, devidas à mudança nas condições do gás que existe entre as estrelas e esperavan ver variações aleatórias que durariam frações de segundo. Inesperadamente Joselyn, cuja preocupação principal era a de terminar sua tese o mais rápido possível para poder achar algum bom trabalho, encontrou uns pulsos extremamente regulares, como se originassem de um relógio. Cada 1.3 segundos o sinal detectado se repetia. Isto era tão inusitado que a primeira impressão foi que algo estava mal, de que havia algum problema nos instrumentos. Esta idéia foi rapidamente descartada e o transtorno chegou ao ponto de cogitar-se se seriam sinais emitidos por alguma civilização extra-terrestre que queria se por em contato conosco. Joselyn chegou mesmo a dizer: ``..porque logo agora que tenho tanta pressa?''
O descobrimento era inusitado por sua curta duração e pela exatidão de sua periodicidade. Por um lado, as estrelas evoluem em bilhões de anos e essas são as durações normais dos processos astrofísicos. Algo que produzisse pulsos de somente um segundo de duração deveria ser extremamente pequeno, definitivamente menor que a distância entre a Terra e a Lua. Por outro lado, a regularidade dos pulsos só podia ser interpretado como a vibração ou a rotação de um objeto. No ano seguinte foi descoberto um segundo pulsar, na nebulosa de Caranguejo, com um período de somente 33 milésimos de segundo. Isto indicava a rotação de um objeto de menos de 150 quilômetros de diâmetro (o Sol tem 1.400.000 quilômetros de diâmetro). Como poderia um objeto tão pequeno ser observado a tal distância?
A incógnita durou pouco tempo. De fato, os astrofísicos teóricos se haviam antecipado 40 anos ao problema. Fowler em 1926 sugeriu a possível existência de estrelas superdensas, e Landau em 1932 deu um modelo de como poderia ser sua estrutura; Zwicky em 1934 previu que, ao explodir uma supernova, o núcleo da estrela poderia comprimir-se e formar uma estrela deste tipo. En 1939, Robert Oppenheimer, calculou em detalhe (com papel e lápis) a estrutura de estrelas superdensas `` hipotéticas'', formadas por nêutrons praticamente em contato. Desde há 25 anos sabemos que os pulsares são de fato estas estrelas de nêutrons e que giram muito rapidamente sobre o seu eixo. Os modelos de computador nos dizem que têm uma massa 40% maior que a do Sol contida em um diâmetro de apenas 20 quilômetros. Isto significa que um cubo de um centímetro de lado desta matéria pesa 100 milhões de toneladas. As estrelas de nêutrons se acham no limite da densidade que pode ter a matéria: o passo seguinte é um buraco negro.
Durante os 27 anos transcorridos desde o descobrimento do primeiro pulsar foram descobertos cerca de 600 destes objetos. Os pulsares são laboratórios astrofísicos inigualáveis já que:
sua densidade é comparável a do núcleo dos átomos, iirreproduzíveis na Terra. Sua densidade dá lugar a campos gravitacionais só superados pelos buracos negros, porém mais fáceis de se medir.
o mais rápido dos pulsares dá 600 voltas sobre seu eixo em um segundo. Para tanto, sua superfície roda a 36.000 quilômetros por segundo.
as estrelas de nêutrons têm os campos magnéticos mais intensos que se conhecem no Universo, milhões de vezes mais fortes que os produzidos em qualquer laboratório terrestre.
em alguns casos a regularidade de suas pulsação é igual ou maior que a precisão dos relógios atômicos - os melhores que temos. Existem propostas para empregar alguns pulsares como padrões para medição de tempo.
o pulsar binário de nome PSR1913+16, um sistema de duas estrelas de nêutrons girando uma ao redor da outra, é um laboratório único para provar a teoria geral da relatividade formulada por Einstein há 80 anos. Esta teoria prediz que o comportamento de um relógio em um campo gravitacional intenso é distinto daquele na ausência de tal campo. O próprio Einstein dificilmente haveria imaginado um lugar melhor para por suas idéias em prova. Se houvesse vivido mais de 100 anos, teria visto como o comportamento deste pulsar binário se ajusta com impressionante detalhe às previsões de sua teoria. Os descobridores deste objeto, Taylor e Hewish, o estudaram minuciosamente por cerca de 20 anos e por este trabalho receberam o prêmio Nobel de física.
Varios prêmios Nobel foram outorgados por trabalhos neste campo, incluindo o que recebera o astrofísico indu Chandrasekhar. No caso do descobrimento do primeiro pulsar, persiste a impressão de que existiu uma injustiça já que este prêmio foi outorgado a Antony Hewish, primeiro autor do artigo onde se anuncia o descobrimento e não a Joselyn Bell, apesar de haver sido ela quem encontrou o primeiro pulsar. Com o tempo a comunidade astronômica reconheceu o mérito de Bell. Resta dizer se suas preocupacões iniciais foram infundadas, e se teve alguma dificuldade para encontrar trabalho.
Preparado: por C.A. Bertulani
Desenvolvido por: Carlos Bertulani
Fonte: www.if.ufrj.br
Os pulsares são estrelas excepcionalmente pequenas e muito densas.
Tanto que 260 milhões deles poderiam caber no mesmo volume da Terra, e 1,3 milhões de Terras caberiam no mesmo volume de nosso Sol.
Apesar de terem uma pequena fração do tamanho da Terra, os pulsares podem apresentar um campo gravitacional até 1 bilhão de vezes mais forte que o nosso. Os astrônomos acreditam que essas estrelas de nêutrons sejam remanescentes de estrelas que entraram em colapso ou de supernovas. À medida que uma estrela moribunda perde energia, ela entra em colapso. A partir desse momento, toda a sua matéria é comprimida para seu próprio interior, tornando-se cada vez mais densa.
Quanto mais a matéria da estrela se move em direção ao seu centro, ela gira cada vez mais rápido, da mesma forma que os praticantes de patinação artística giram mais rápido ao juntar seus braços. Isso explica a rotação incrivelmente rápida de certos pulsares.
Os pulsares, na realidade, não ligam e desligam. Eles emitem um fluxo de energia constante. Essa energia é concentrada em um fluxo de partículas eletromagnéticas que são ejetadas a partir dos pólos magnéticos da estrela à velocidade da luz. O eixo magnético da estrela de nêutrons forma um ângulo com o eixo de rotação, exatamente como o norte magnético e o norte verdadeiro da Terra são ligeiramente diferentes. À medida que a estrela gira, esse feixe de energia se espalha através do espaço, como o feixe de luz de um farol ou a luz de uma ambulância. Somente quando esse feixe incide diretamente sobre a Terra é que podemos efetuar a detecção do pulsar com os radiotelescópios.
Mesmo que os pulsares emitam luz no espectro visível, eles são tão pequenos e estão tão distantes de nós que não é possível detectar essa luz. Somente os radiotelescópios podem detectar a forte energia de rádio em alta freqüência que eles emitem.
Como os pulsares são encontrados entre os restos de uma supernova que entrou em colapso, eles podem nos ajudar a entender o que ocorre quando as estrelas entram em colapso. Eles também podem nos fornecer uma percepção sobre o nascimento e a evolução do universo. Além disso, há muitas formas pelas quais o comportamento dos pulsares pode variar ao longo do tempo.
Primeiro, porque o período de cada pulsar não é exatamente constante. A fonte da radiação eletromagnética que podemos detectar é a energia rotacional da estrela de nêutrons. À medida que o pulsar emite essa radiação, ele perde um pouco de sua energia rotacional e fica mais lento. Por meio da medição de seus períodos de rotação, mês após mês e ano após ano, podemos deduzir exatamente o quanto eles ficaram mais lentos, quanta energia foi perdida no processo e o quanto eles ainda viverão até que seu giro fique tão lento que não serão mais capazes de brilhar.
Podemos também observar que cada pulsar é único em seu modo de ser. Alguns deles são excepcionalmente brilhantes, alguns apresentam tremores equivalentes aos nossos terremotos que momentaneamente aumentam seu giro, outros têm como companheiras estrelas em órbitas binárias e algumas dúzias deles giram de forma extraordinariamente rápida, até mil vezes por segundo. Cada nova descoberta fornece dados novos e únicos, que podem ser utilizados pelos cientistas para entender o universo.
Os pulsares são pequenas estrelas densas, conhecidas como estrelas de nêutrons, com um diâmetro de somente 20 km. Podemos detectar explosões periódicas regulares de radiação eletromagnética emitida por essas estrelas durante sua rotação. Algumas delas giram muito rápido - até 1000 revoluções por segundo!
O primeiro pulsar foi descoberto acidentalmente em 1967 por Jocelyn Bell e Antony Hewish. Eles estavam estudando fontes conhecidas de emissões de rádio com um grande radiotelescópio na Universidade de Cambridge quando detectaram explosões periódicas de ruído de rádio, aparentemente se originando de uma dessas fontes. No início, a regularidade dos pulsos levou os cientistas a especularem que poderiam ser sinais de vida extraterrestre; porém, como foram descobertas mais fontes similares, uma explicação para esse comportamento ficou mais clara.
A descoberta desse pulsar, e mais três outros em Cambridge, foi logo seguida por mais descobertas em outros observatórios no mundo. Todos os novos objetos se comportavam da mesma forma, emitindo pulsos curtos de ruído em um período específico, que permaneciam constantes para cada pulsar. O primeiro deles, chamado mais tarde de PSR 1919+21 por causa de sua localização no céu, emitia um pulso a cada 1,33 segundos, e os outros tinham períodos de assinatura nas vizinhanças de um a alguns segundos. Mais recentemente, foram descobertos pulsares que emitem até 1.000 pulsos por segundo.
Desde 1967, mais de mil pulsares foram descobertos e catalogados, estimando-se atualmente que a nossa galáxia, a Via Láctea, contenha talvez até um milhão deles. Então, por que continuamos a busca por novos pulsares? O que pode haver de tão interessante de forma que mil deles ainda não seja um número suficiente? Por que ainda utilizamos os radiotelescópios para observar os pulsares conhecidos até duas vezes por mês?
Fonte: www.seed.slb.com
Apesar de serem objetos de natureza bastante distintas, os quasares e pulsares têm em comum o fato de terem sido descobertos na mesma década e de pertencerem a astronomia modernna.
Os pulsares foram descobertos pelas emissões rápidas e periódicas de rádio que emitiam. Chegou-se a pensar que se tratava de vida extraterrestre !! de fato são estrelas de neutrons, rodando a velocidades extremas e com uma densidade de matéria inconcebível.
Os quasares são objetos mais exóticos ainda. Supõem-se que sejam núcleos de galáxias ativas, ou talvez tenham origem em gigantescos buracos negros... Fato é que imagina-se que estejam localizados a distâncias extremas no universo. Seu brilho supera, em muito, o de galáxias situadas a mesma distância.
Tivemos a oportunidade e o indescritível prazer de fazer a imagem de um dos mais distantes...
Pulsar em Remanescente de Supernova - Messier 1
Observada pelos chineses no ano 1054, essa supernova dominou o céu boreal durante alguns meses. Hoje seus restos se expandem a velcidades incríveis e, em seu coração, bate acelerado um pulsar, uma estrela de neutrons. O pulsar gira a cada 0.033 segundos e tem algumas milhas de diâmetro. Na imagem é a mais fraca das duas estrelas geminadas próximas ao centro da nebulosa.
Quasar PKS 2000-330 - Imagem M. Palomar
Aqui temos a imagem de comparação obtida com telescópio Oschkin Schmidt de 1.5m do Monte Palomar
Quasar PKS 2000-330
Aqui podemos ver a diminuta imagem desse, supostamente, longínquo objeto, situado nos confins do universo observável.
Quasar PKS 2000-330
Essa história que eu vou contar mostra o alcance filosófico e romântico da astronomia... Há cerca de 12 bilhões de anos atrás foi marcado um encontro. Alguns fotons sairam de um distante quasar, uma galáxia que dispara energias inconcebíveis, provavelmente devido há um gigantesco buraco-negro, rumando para uma longínqua galáxia no futuro. Passou-se a metade do percurso e sequer a estrela que era o seu destino havia nascido. O fóton percorreu inimagináveis espaços vazios... Faltando 5 bilhões de anos para chegar acendeu-se uma distante estrela, que hoje chamamos de Sol e formaram-se os planetas. A vida animal surgiu há uns 600 milhões de anos, quando o foton ainda estava dez vezes mais distante do que o aglomerado de galáxias da Virgem. Há 65 milhões de anos a Terra foi alvo de uma catastrofe devastadora que deu fim aos dinossauros. Faltando dois milhões de anos, os primeiros hominídeos ocupavam a Terra e o fóton estava a uma distância igual a da galáxia de andromeda. Já dentro da nossa galáxia, há 5 mil anos.
Quasar 3C273 em Virgem
Esse quasar brilha com magnitude 12.8 na constelação de Virgem. essa imagem foi obtida com uma lente fotográfica de 200mm. Supõe-se que esse objeto se situa a uma distância superior a um bilhão de anos luz de nós.
O que é um Quasar?
Com o surgimento dos radiotelescópios vários estudos foram feitos no sentido de coletarem-se informações a respeito de fontes de rádio. Algumas dessas fontes eram tremendamente potentes e tinham como contraparte visual objetos que se assemelhavam a estrelas. Analisando o espectro luminoso percebeu-se que esses objetos apresentavam um grande desvio das linhas espectrais para a parte vermelha. Esse fenômeno tem sido interpretado como uma prova da expansão do universo. Caso os quasares realmente estejam a grandes distâncias devem ser objetos de energias fantásticas, provavelmente ligados a super-buracos negros, com mais de um bilhão de massas solares. O nome Quasar vem de Quasi Stellar Object - Objeto quase estelar, em função de suas semelhanças com estrelas.
Hoje em dia há controvérsias sobre a sua natureza e origem. Já captamos um quasar com desvio para o vermelho (redshift) de 3.7. As recentes pesquisas apontam objetos com z de 5.7.
Quasares têm relação com buracos negros?
Provavelmente sim, em virtude das espantosas energias que são liberadas.
Porque os quasares podem ser poderosas fontes de rádio?
No centro de um quasar os elétrons são acelerados e, ao passarem por fortes campos magnéticos, percorrem caminhos helicoidais liberando energia (chamado efeito síncrotron) através de ondas de rádio.
Quanto tempo duram os quasares?
Não se sabe, mas é fato de que eram mais presentes nas fases iniciais do universo.
Quasares são objetos ao alcance do amador?
Salvo algumas heróicas tentativas, o amador consegue apenas gerar algumas imagens em CCD. A análise espectral necessita de telescópios muito poderosos. O quasar 3C273 em virgem é o único ao alcance de pequenos telescópios, com magnitude 12.8. A maioria tem brilho inferior a magnitude 17.
O que é um Pulsar?
Na década de sessenta detectou-se emissões de ondas de rádio com temporização. Hoje sabemos tratarem-se de estrêlas de neutrons. São estrelas muito pesadas que não tinham massa suficiente para virar um buraco negro. O mais famoso pulsar é o da nebulosa do carangueijo ( Messier 1 )
Fonte: cacella.tachyonweb.net
