Nota de Imprensa

Novo tipo de estrela dá-nos pistas sobre a origem misteriosa das magnetars

17 de Agosto de 2023

As magnetars são os ímanes mais fortes do Universo. Estas estrelas mortas super densas com campos magnéticos extremamente fortes podem ser encontradas em toda a parte na nossa Galáxia, mas os astrónomos não sabem exatamente como é que estes objetos celestes se formam. Agora, usando vários telescópios de todo o mundo, incluindo infraestruturas do Observatório Europeu do Sul (ESO), os investigadores descobriram uma estrela viva que provavelmente se transformará numa magnetar. Este resultado marca a descoberta de um novo tipo de objeto astronómico — estrelas magnéticas massivas de hélio — e ajuda-nos a investigar as origens das magnetars.

Apesar de já ter sido observada há mais de 100 anos, a natureza enigmática da estrela HD 45166 continua a não ser facilmente explicada por modelos convencionais e pouco se sabe sobre este objeto para além do facto de pertencer a um binário de estrelas [1], ser rica em hélio e ser algumas vezes mais massiva que o nosso Sol.

“Esta estrela tornou-se um pouco uma obsessão minha,” diz Tomer Shenar, autor principal de um estudo sobre este objeto publicado hoje na revista Science e astrónomo na Universidade de Amesterdão, Países Baixos. “Tomer e eu referimo-nos à HD 45166 como a ‘estrela zombie’,” confessa a co-autora e astrónoma do ESO Julia Bodensteiner, que trabalha na Alemanha. “E não é apenas pelo facto desta estrela ser tão única, mas também porque eu digo a brincar que este objeto consegue transformar o Tomer num zombie.”

Tendo já estudado anteriormente várias estrelas ricas em hélio, Shenar teve a ideia de que os campos magnéticos poderiam ajudar a explicar o comportamento desta estrela. De facto, sabe-se que os campos magnéticos influenciam o comportamento das estrelas e por isso talvez pudessem explicar também por que é que os modelos tradicionais falharam na descrição da HD45166, a qual se localiza a cerca de 3000 anos-luz de distância da Terra, na constelação do Unicórnio. “Lembro-me de ter tido um 'momento eureka' enquanto lia alguns artigos da literatura e pensar: ‘Então e se a estrela for magnética...?’,” comenta Shenar, atualmente a trabalhar no Centro de Astrobiologia de Madrid, em Espanha.

Shenar e a sua equipa prepararam-se para estudar esta estrela utilizando várias infraestruturas de todo o mundo. Os observações principais foram efetuadas em Fevereiro de 2022 com um instrumento montado no Telescópio Canadá-França-Hawaii, o qual pode detectar e medir campos magnéticos. A equipa utilizou também dados de arquivo obtidos com o instrumento FEROS (Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph), no Observatório de La Silla do ESO, no Chile.

Assim que teve acesso a todas a observações, Shenar pediu ao co-autor Gregg Wade, especialista em campos magnéticos estelares, do Colégio Militar Real do Canadá, para examinar os dados. A resposta de Wade confirmou o palpite de Shenar: “Bom, meu amigo, o que quer que esta coisa seja, é definitivamente magnética!”

A equipa de investigadores descobriu que a estrela tem um campo magnético extremamente forte, de 43 000 gauss, o que faz da HD 45166 a estrela massiva mais magnética encontrada até à data [2]. “Toda a superfície da estrela de hélio tem um campo magnético quase 100 000 mais forte que o da Terra" explica o co-autor Pablo Marchant, astrónomo no Instituto de Astronomia da KU Leuven, Bélgica [ver correção].

Esta observação marca a descoberta da primeira estrela magnética massiva de hélio. “É muito excitante descobrir um novo tipo de objeto astronómico,” diz Shenar, “especialmente quando esteve este tempo todo ‘escondido de rabo de fora’.”

Adicionalmente, esta descoberta dá-nos pistas sobre a origem das magnetars — estrelas mortas compactas permeadas por campos magnéticos pelo menos um milhar de milhões de vezes mais fortes do que o da HD45166. Os cálculos da equipa sugerem que esta estrela irá terminar a sua vida como uma magnetar. À medida que for colapsando sob a sua própria gravidade, o seu campo magnético irá fortalecer-se e eventualmente a estrela tranformar-se-á num núcleo muito compacto com um campo magnético de cerca de 100 biliões de gauss — o tipo de íman mais poderoso do Universo.

Shenar e a sua equipa descobriram igualmente que a HD 45166 tem uma massa mais pequena do que a registada anteriormente, cerca de duas vezes a massa do Sol, e que a sua companheira orbita a uma distância maior do que o que se supunha antes. Para além disso, este trabalho indica que a HD 45166 se formou através da fusão de duas estrelas mais pequenas ricas em hélio. “Os nossos resultados alteraram radicalmente a nossa compreensão da HD 45166,” conclui Bodensteiner.

Correção [17 de Agosto]: a afirmação de Pablo Marchant foi modificada uma vez que um erro de conversão levou a uma incorreção na versão anterior.

Notas

[1] Apesar de HD 45166 ser um sistema binário, neste texto HD 45166 refere-se apenas à estrela rica em hélio e não a ambas as parceiras do binário.

[2] O campo magnético de 43 000 gauss é o campo mais forte alguma vez detectado numa estrela que excede o limite de massa de Chandrasekhar, o qual corresponde ao limite crítico acima do qual as estrelas poderão colapsar em estrelas de neutrões (as magnetars são um tipo de estrelas de neutrões).

Informações adicionais

Este trabalho de investigação foi descrito num artigo científico publicado na revista Science (doi: science.org/doi/10.1126/science.ade3293).

A equipa é composta por: Tomer Shenar (Instituto de Astronomia Anton Pannekoek, Universidade de Amsterdam, Países Baixos [API], agora no Centro de Astrobiologia, Madrid, Espanha), Gregg Wade (Department of Physics and Space Science, Royal Military College of Canada, Canadá), Pablo Marchant (Instituto de Astronomia, KU Leuven, Bélgica [KU Leuven]), Stefano Bagnulo (Armagh Observatory & Planetarium, Reino Unido), Julia Bodensteiner (Observatório Europeu do Sul, Garching, Alemanha; KU Leuven), Dominic M. Bowman (KU Leuven), Avishai Gilkis (Escola de Física e Astronomia, Universidade de Tel Aviv, Israel), Norbert Langer (Argelander-Institut für Astronomie, Universitӓt Bonn, Alemanha; Instituto Max Planck de Rádio Astronomia, Bonn, Alemanha), André Nicolas-Chené (National Science Foundation’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, Hawai’i, EUA), Lidia Oskinova (Institut für Physik und Astronomie, Universitӓt Potsdam, Alemanha [Potsdam]), Timothy Van Reeth (KU Leuven), Hugues Sana (KU Leuven), Nicole St-Louis (Département de physique, Université de Montréal, Complexe des sciences, Canadá), Alexandre Soares de Oliveira (Instituto de Investigação e Desenvolvimento, Universidade do Vale do Paraíba, São José dos Campos, Brasil), Helge Todt (Potsdam) e Silvia Toonen (API).

O Observatório Europeu do Sul (ESO) ajuda cientistas de todo o mundo a descobrir os segredos do Universo, o que, consequentemente, beneficia toda a sociedade. No ESO concebemos, construimos e operamos observatórios terrestres de vanguarda — os quais são usados pelos astrónomos para investigar as maiores questões astronómicas da nossa época e levar ao público o fascínio da astronomia — e promovemos colaborações internacionais em astronomia. Estabelecido como uma organização intergovernamental em 1962, o ESO é hoje apoiado por 16 Estados Membros (Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Irlanda, Itália, Países Baixos, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça), para além do Chile, o país de acolhimento, e da Austrália como Parceiro Estratégico. A Sede do ESO e o seu centro de visitantes e planetário, o Supernova do ESO, situam-se perto de Munique, na Alemanha, enquanto o deserto chileno do Atacama, um lugar extraordinário com condições únicas para a observação dos céus, acolhe os nossos telescópios. O ESO mantém em funcionamento três observatórios: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, assim como telescópios de rastreio, tal como o VISTA. Ainda no Paranal, o ESO acolherá e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. Juntamente com parceiros internacionais, o ESO opera o APEX e o ALMA no Chajnantor, duas infraestruturas que observam o céu no domínio do milímetro e do submilímetro. No Cerro Armazones, próximo do Paranal, estamos a construir “o maior olho do mundo voltado para o céu” — o Extremely Large Telescope do ESO. Dos nossos gabinetes em Santiago do Chile, apoiamos as nossas operações no país e trabalhamos com parceiros chilenos e com a sociedade chilena.

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University of Amsterdam and Centre for Astrobiology
Amsterdam and Madrid, the Netherlands and Spain
Email: t.shenar@uva.nl

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European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel.: +49-89-3200-6409
Email: julia.bodensteiner@eso.org

Gregg Wade
Royal Military College of Canada
Tel.: +1 613 541-6000 ext 6419
Email: Gregg.Wade@rmc-cmr.ca

Pablo Marchant
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Leuven, Belgium
Tel.: +32 16 33 05 47
Email: pablo.marchant@kuleuven.be

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Potsdam, Germany
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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2313, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.