A Via Láctea provavelmente abriga centenas de milhões de estrelas de nêutrons, vestígios de explosões estelares. No entanto, apenas alguns milhares foram observados até hoje, pois são pouco visíveis e isoladas.
Um estudo recente em
Astronomy and Astrophysics indica que o futuro telescópio espacial Nancy Grace Roman, graças à sua capacidade de detectar efeitos de microlentes gravitacionais, pode mudar essa situação. Ele permitiria identificar esses astros compactos, de outra forma invisíveis. Seu número exato permanece uma incógnita para os astrônomos.
O telescópio espacial Nancy Grace Roman, observatório infravermelho da NASA, deve transformar o estudo das estrelas de nêutrons e dos buracos negros. Crédito: NASA's Goddard Space Flight Center
Essas estrelas de nêutrons são os núcleos colapsados de estrelas massivas, concentrando mais matéria que o Sol em uma esfera do tamanho de uma cidade. Esses astros emitem pouca luz visível, o que os torna difíceis de detectar. Apenas aquelas que emitem ondas de rádio regulares, chamadas pulsares, ou raios X são detectáveis. A maioria delas permanece, portanto, oculta. É aí que Nancy Grace Roman entra em ação.
A microlente gravitacional é um método usado pelos astrônomos para detectar essas estrelas invisíveis. Quando um objeto massivo, como uma estrela de nêutrons, passa na frente de uma estrela distante, a curvatura do espaço desvia a luz da estrela. Isso provoca um breve brilho e um leve deslocamento em sua posição aparente. O telescópio poderá medir esses dois efeitos com grande precisão.
O que torna Nancy Grace Roman tão valioso é sua capacidade astrométrica. A maioria dos telescópios percebe apenas o aumento de brilho, mas ele também pode medir o minúsculo deslocamento angular da estrela. Como as estrelas de nêutrons são muito massivas, esse deslocamento é mais pronunciado do que para outros objetos. Isso abre caminho para uma medição direta de sua massa, uma informação rara. Os cientistas até agora mediram a massa de apenas algumas estrelas de nêutrons, todas em sistemas binários.
Os pesquisadores esperam assim detectar dezenas de eventos de microlente causados por estrelas de nêutrons. Essas observações também poderiam revelar os violentos "pontapés" recebidos durante sua formação, que as impulsionam pela Galáxia em alta velocidade. Medir essas velocidades permitiria entender melhor as supernovas. É uma peça que falta em nossa compreensão desses fenômenos.
Esquema da microlente astrométrica: a gravidade de uma estrela de nêutrons deforma a luz de uma estrela de fundo, criando um deslocamento de posição. Quanto mais massivo o objeto, maior o deslocamento. Crédito: NASA, STScI, Joyce Kang (STScI)
Mesmo um pequeno número de descobertas teria um grande impacto. Segundo Zofia Kaczmarek, da Universidade de Heidelberg, uma única medição de massa de uma estrela de nêutrons isolada já seria muito valiosa. Isso permitiria testar modelos de explosão estelar e estudar a matéria em condições extremas. Atualmente, as massas conhecidas vêm apenas de sistemas binários. Estrelas de nêutrons isoladas podem ter massas diferentes.
O telescópio Nancy Grace Roman não foi projetado para isso. Destinado a buscar exoplanetas, ele carrega instrumentos muito sensíveis que abrem novas possibilidades. Como indica Peter McGill, do Laboratório Nacional de Lawrence Livermore, agora está aceito que ele poderá detectar estrelas de nêutrons e buracos negros isolados. Os cientistas estão ansiosos para receber os primeiros dados.
A microlente gravitacional
A microlente gravitacional é um fenômeno previsto pela relatividade geral de Einstein. Quando um objeto massivo, como uma estrela ou um buraco negro, passa na frente de uma fonte luminosa mais distante, sua gravidade curva o espaço-tempo. Isso desvia a luz da fonte, criando uma imagem distorcida e frequentemente amplificada. Esse efeito é usado em astronomia para estudar objetos que, de outra forma, seriam invisíveis.
No caso da microlente dita "fotométrica": observa-se um breve aumento de brilho da fonte. A maioria dos telescópios se concentra nesse aumento de luminosidade. Mas também existe um efeito astrométrico: a posição aparente da fonte se desloca ligeiramente. Esse deslocamento é minúsculo, da ordem de alguns milionésimos de grau, mas contém informações valiosas sobre a massa do objeto.
O telescópio Roman é projetado para medir ambos os efeitos. Graças à sua grande precisão astrométrica, ele poderá detectar os pequenos deslocamentos de posição causados por estrelas de nêutrons ou buracos negros. Quanto mais massivo o objeto, maior o deslocamento. Isso permite não apenas detectar esses astros, mas também determinar sua massa diretamente, uma informação rara e valiosa.
As estrelas de nêutrons
As estrelas de nêutrons são os núcleos residuais de estrelas massivas após uma explosão de supernova. Sua massa é comparável à do Sol, mas comprimida em uma esfera de cerca de 20 km de diâmetro. Essa densidade extrema as torna laboratórios naturais para estudar a matéria em condições impossíveis de reproduzir na Terra. Elas também possuem campos magnéticos intensos e giram muito rapidamente.
A maioria das estrelas de nêutrons é difícil de observar porque emitem pouca luz visível. Algumas são detectáveis como pulsares, emitindo pulsos de rádio regulares. Outras são visíveis em raios X se estiverem acrecionando matéria. Mas a grande maioria permanece invisível. Os modelos preveem que existam entre 100 milhões e 1 bilhão delas na Via Láctea.
Fonte: Astronomy and Astrophysics