Em 2009, o Observatório Chandra de Raios X da NASA divulgou uma imagem cativante: um pulsar e sua nebulosa circundante que tem a forma de uma mão.
Desde então, os astrônomos têm utilizado o Chandra e outros telescópios para continuar observando este objeto. Agora, novos dados de rádio do Australian Telescope Compact Array (ATCA) foram combinados com os dados de raios X do Chandra para fornecer uma nova visão desta estrela explodida e seu ambiente, ajudando a entender suas propriedades e formas peculiares.
No centro desta nova imagem está o pulsar B1509-58, uma estrela de nêutrons que gira rapidamente e tem apenas cerca de 19 quilômetros de diâmetro. Este pequeno objeto é responsável por produzir uma nebulosa intrincada (chamada MSH 15-52) que se estende por mais de 150 anos-luz, ou cerca de 900 trilhões de milhas. A nebulosa, que é produzida por partículas energéticas, se assemelha a uma mão humana com uma palma e dedos estendidos apontando para a parte superior direita em raios X.
A colisão de uma estrela massiva gerou o pulsar quando grande parte da estrela se desabou para dentro após queimar seu combustível nuclear sustentável. Uma explosão subsequente enviou as camadas externas da estrela para o espaço como uma supernova.
O pulsar gira quase sete vezes por segundo e possui um forte campo magnético, aproximadamente 15 trilhões de vezes mais forte do que o da Terra. A rápida rotação e o forte campo magnético fazem de B1509-58 um dos mais poderosos geradores eletromagnéticos da Galáxia, permitindo que ele impulsione um vento energético de elétrons e outras partículas para longe do pulsar, criando a nebulosa.
Nesta nova imagem composta, os dados de rádio do ATCA (representados em vermelho) foram combinados com raios X do Chandra (mostrados em azul, laranja e amarelo), junto com uma imagem óptica de gás hidrogênio (dourado). As áreas de sobreposição entre os dados de raios X e rádio em MSH 15-52 aparecem como roxas. A imagem óptica mostra estrelas no campo de visão, juntamente com partes dos destroços da supernova, o remanescente da supernova RCW 89.
Os dados de rádio do ATCA agora revelam filamentos complexos que estão alinhados com as direções do campo magnético da nebulosa, mostrados pelas linhas brancas curtas e retas em uma imagem suplementar. Esses filamentos podem resultar da colisão do vento de partículas do pulsar com os destroços da supernova.
Comparando os dados de rádio e de raios X, os pesquisadores identificaram diferenças-chave entre as fontes dos dois tipos de luz. Em particular, algumas características proeminentes de raios X, incluindo o jato na parte inferior da imagem e as partes internas dos três “dedos” na parte superior, não são detectadas em ondas de rádio. Isso sugere que partículas altamente energéticas estão vazando de uma onda de choque — semelhante ao boom sônico de um avião supersônico — próximo ao pulsar e se movendo ao longo das linhas de campo magnético para criar os dedos.
Os dados de rádio também mostram que a estrutura da RCW 89 é diferente de remanescentes típicos de supernova jovens. Grande parte da emissão de rádio é irregular e coincide de perto com aglomerados de emissão de raios X e óptica. Ela também se estende bem além da emissão de raios X. Todas essas características apoiam a ideia de que a RCW 89 está colidindo com uma nuvem densa de gás hidrogênio próximo.
No entanto, os pesquisadores não compreendem totalmente tudo o que os dados estão mostrando. Uma área que é enigmática é a borda afiada da emissão de raios X no canto superior direito da imagem, que parece ser a onda de explosão da supernova. Ondas de explosão de supernova geralmente são brilhantes em ondas de rádio para remanescentes de supernova jovens como a RCW 89, por isso é surpreendente para os pesquisadores que não haja sinal de rádio na borda de raios X.
MSH 15-52 e RCW 89 exibem muitas características únicas que não são encontradas em outras fontes jovens. No entanto, ainda existem muitas perguntas em aberto sobre a formação e evolução dessas estruturas. Mais trabalho é necessário para proporcionar uma melhor compreensão da complexa interação entre o vento do pulsar e os destroços da supernova.
Um artigo descrevendo este trabalho, liderado por Shumeng Zhang da Universidade de Hong Kong, com co-autores Stephen C.Y. Ng da Universidade de Hong Kong e Niccolo’ Bucciantini do Instituto Nacional de Astrofísica da Itália, foi publicado na The Astrophysical Journal.
O Centro de Voo Espacial Marshall da NASA em Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra. O Centro de Raios X Chandra do Instituto Smithsonian de Astrofísica controla as operações científicas de Cambridge, Massachusetts, e as operações de voo de Burlington, Massachusetts.