Transientes de rádio de longo período: ASKAP liga o sinal a uma anã branca em órbita de 1.3 horas

Os radiotelescópios registam uma enorme quantidade de sinais repetitivos vindos do espaço profundo, e na maioria das vezes os astrónomos conseguem indicar a sua origem.

Grande parte dos pulsos estáveis, quase como um relógio, é causada por uma estrela colapsada que roda muito depressa - o remanescente extremamente denso de um Sol morto.

Mas há sinais que não encaixam nesse padrão. Repetem-se devagar demais, com minutos ou mesmo horas inteiras entre cada batida, e durante anos não houve consenso sobre o que os produzia. Agora, um desses sinais foi finalmente seguido até à sua fonte.

Sinais que se recusavam a fazer sentido

Estas raridades são conhecidas como transientes de rádio de longo período, e só se conhecem cerca de uma dúzia. Cada um emite rajadas de ondas de rádio que voltam a surgir de forma periódica, com intervalos que vão de alguns minutos a mais de uma hora.

Uma cadência tão lenta complica a explicação. A maioria das fontes de rádio “pisca” por segundos ou menos; por isso, quando o compasso é medido em minutos, os investigadores ficam obrigados a procurar algo fora do comum.

A discussão concentrou-se sobretudo em dois cenários. Um deles é um magnetar - uma estrela de neutrões, do tamanho de uma cidade, com um campo magnético extremo e uma rotação anormalmente lenta.

O outro é uma anã branca presa numa órbita apertada com uma segunda estrela, em que o movimento rápido do par estabelece o ritmo dos sinais.

Seguir o sinal até à sua origem

A viragem surgiu a partir de um levantamento do céu feito com o radiotelescópio ASKAP, da CSIRO, na Austrália Ocidental, concebido para assinalar fontes que parecem deslocadas do que se espera. Um ponto nos dados não coincidia com nada que estivesse registado.

Kovi Rose, investigadora de doutoramento na Universidade de Sydney e na CSIRO, andava a vasculhar o levantamento à procura de um tipo de emissão de rádio “torcida” e magnética quando este caso se destacou.

Observações de seguimento com vários telescópios transformaram o que parecia um único ponto em duas estrelas.

Ao separar a luz do sistema nas suas cores, surgiram bandas estreitas de hidrogénio e hélio. Essas marcas são típicas de uma variável cataclísmica - uma anã branca que está activamente a roubar gás de uma estrela companheira.

Os dados no ultravioleta e em raios X apontavam para a mesma interpretação.

Anã branca num abraço apertado

No centro está uma anã branca densa, com cerca do tamanho da Terra mas quase com a massa do Sol. A companheira é uma anã vermelha - uma estrela pequena e fria, com aproximadamente um décimo da massa do Sol.

A separação é tão curta que uma volta completa uma à volta da outra demora apenas cerca de 1.3 horas. Noutros exemplos de transientes deste tipo associados a anãs brancas, as órbitas eram de 2 a 4 horas.

Aqui, o período fica abaixo de 90 minutos - perto do limite em que duas estrelas deste género ainda conseguem manter uma órbita.

A gravidade da anã branca arranca gás à anã vermelha. O material despojado entra em espiral, acumula-se e aquece até temperaturas de dezenas de milhares de graus Celsius.

Um estudo anterior já tinha mostrado que outras anãs brancas em acreção se comportam de forma semelhante, embora raramente em sistemas tão apertados.

Raios X revelam a anã branca em alimentação

Por si só, os pulsos de rádio apenas sugeriam a solução. Os raios X tornaram a explicação difícil de contestar, porque gás aquecido a essas temperaturas brilha em raios X quando cai e embate na anã branca.

Esses raios X intensificam-se e enfraquecem no mesmo ciclo de 1.3 horas que as rajadas de rádio, e a sua intensidade sobe e desce por um factor superior a dez.

Essa instabilidade provavelmente resulta de gás a atingir a superfície em descargas irregulares, em vez de um fluxo contínuo.

Até este sistema, nenhum transiente de rádio lento tinha sido associado de forma tão clara a este tipo de alimentação. É apenas o terceiro alguma vez observado a emitir raios X - uma detecção conseguida apenas duas vezes antes, como foi referido num artigo anterior.

Os picos das emissões em rádio e em raios X não coincidem no tempo. Isso sugere que cada tipo de luz é gerado em regiões diferentes do sistema.

Ecos de Júpiter

O sinal ainda esconde um detalhe mais estranho. Observando atentamente as rajadas de rádio, o brilho divide-se em faixas finas e regularmente espaçadas ao longo das ondas de rádio - um padrão que só tinha sido visto noutro local: em Júpiter e na sua lua Io.

Até agora, ninguém tinha identificado essas faixas para lá de Júpiter. O facto de surgirem aqui aponta para nuvens de gás carregado entre nós e a fonte, que espalham a luz de rádio ao sair.

As rajadas também sobem e descem em frequência e podem desligar-se durante horas seguidas. Além disso, o sistema é mais brilhante em rádio do que cerca de 99 por cento das estrelas de rádio conhecidas - demasiado brilhante para que a pequena companheira, sozinha, explique o fenómeno.

Finalmente decifrar um mistério cósmico

Um enigma que antes era um jogo de hipóteses passa agora a ter uma resposta sólida. Pela primeira vez, os astrónomos seguiram um destes sinais repetitivos até uma anã branca que se alimenta de uma pequena estrela companheira numa órbita de 1.3 horas.

A confirmação veio do conjunto de observações em rádio, raios X e óptico.

Com um sistema mapeado ao pormenor, os investigadores podem comparar outros transientes de rádio de longo período com este caso e distinguir quais são pares com anãs brancas e quais são estrelas de neutrões em rotação.

“Este sistema dá-nos uma forma de decifrar estes sinais”, disse Rose.

A investigadora descreveu o sistema como uma pedra de Roseta estelar que pode ajudar a interpretar o resto desta classe.

Sistemas deste género funcionam também como laboratórios naturais para estudar campos magnéticos extremos e gás sobreaquecido - condições que nenhuma experiência na Terra consegue reproduzir.