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Estrelas invisíveis: como inferir companheiros ocultos a partir de sinais de pulsar?
No vasto universo, a existência de pulsares fornece aos astrofísicos importantes recursos de pesquisa, especialmente aqueles pulsares binários formados com sistemas estelares companheiros. Estes pulsares binários são frequentemente sistemas compostos por um pulsar e uma anã branca ou estrela de neutrões. Com o tempo, os cientistas podem inferir a existência da sua estrela companheira oculta através de sinais de pulso precisos.
O sinal emitido por um pulsar é como um relógio preciso na natureza. Através de sua frequência de pulso, podemos observar a existência da estrela companheira.
Em 1974, Joseph Hooton Taylor Jr. e Russell Hulse descobriram o primeiro pulsar binário PSR B1913+16 no Observatório de Arecibo. Esta importante descoberta valeu-lhes o Prémio Nobel de Física em 1993. O estudo mostra que a frequência de pulso de um pulsar muda com o movimento de sua estrela companheira, e essa mudança se deve à influência do efeito Doppler. Os pulsos ocorrem com mais frequência à medida que o pulsar se move em direção à Terra e com menos frequência à medida que se afasta. Portanto, a partir das mudanças nestes pulsos, os cientistas podem inferir as características de massa e movimento da estrela companheira.
Através de medições precisas do tempo de pulso, os cientistas podem descrever detalhadamente a operação de galáxias de pulso binário.
A descoberta do PSR B1913+16 não só aprofundou a compreensão das pessoas sobre os pulsares e seus companheiros, mas também se tornou uma importante plataforma experimental para testar a teoria geral da relatividade de Einstein. De acordo com as medições, as massas deste par de estrelas binárias são quase iguais, e o intervalo de tempo entre seus pulsos é afetado pelo forte campo gravitacional. De acordo com a teoria da relatividade, à medida que a estrela companheira se aproxima, o tempo de envio do pulso. o sinal será atrasado. Este fenômeno é chamado de deslocamento gravitacional para o vermelho.
Com observações adicionais do PSR B1913+16, os cientistas confirmaram que o período orbital do pulsar diminuiu gradualmente ao longo do tempo. Estas mudanças são altamente consistentes com as previsões de Einstein, tornando-se outra evidência importante para verificar a teoria geral da relatividade. A diminuição dependente do tempo nesta radiação gravitacional torna-a um importante objeto de estudo em observações de galáxias pulsantes binárias.
Quando as ondas gravitacionais foram observadas pela primeira vez, o método de verificação na comunidade científica foi mais uma vez subvertido e o papel dos pulsares binários tornou-se cada vez mais proeminente.
Explorando mais, também descobrimos um pulsar binário de massa intermediária (IMBP), um sistema binário composto por um pulsar e uma anã branca de massa relativamente alta. O período de rotação deste tipo de pulsar é relativamente longo, geralmente entre 10 e 200 milissegundos. Um exemplo é o PSR J2222−0137, um pulsar cuja companheira é uma anã branca com massa de cerca de 1,3 massas solares. Este sistema está a aproximadamente 870 anos-luz de distância da Terra e é um dos pulsares binários mais próximos conhecidos.
A massa e as propriedades únicas das estrelas companheiras no IMBP atraíram a atenção dos astrónomos. Estas anãs brancas de alta qualidade, como a PSR J2222−0137 B, têm temperaturas extremamente baixas e são até chamadas de “estrelas diamante”. Ao mesmo tempo, as suas propriedades cristalizadas tornam-no único no universo, estimulando ainda mais a exploração dos sistemas binários e das suas interações.
A existência de estrelas companheiras tem um impacto profundo na radiação dos pulsares e no seu ambiente cósmico. ”
Outra característica dos pulsares binários é a troca de matéria entre eles e as suas estrelas companheiras. Muitas estrelas companheiras comuns expandem-se durante a sua evolução e lançam as suas camadas exteriores de matéria em direção ao pulsar. Este processo produz radiação de raios X, cria uma fase binária de raios X e pode levar à formação de um disco de acreção ao redor do pulsar. O “vento” ou fluxo de partículas relativístico produzido pelo pulsar pode afetar o campo magnético da estrela companheira, o que pode ter um impacto drástico na emissão do pulso. Essas interações nos fornecem novos insights sobre os pulsares e seus ambientes.
Em resumo, os pulsares binários não são apenas uma excelente ferramenta para testar leis físicas básicas, mas também uma janela importante para nos ajudar a compreender melhor a estrutura do universo. À medida que a tecnologia de monitorização continua a melhorar, seremos capazes de inferir com mais precisão as propriedades não observadas das estrelas companheiras a partir destes sinais de pulso medidos, o que levará a nossa compreensão do Universo um passo em frente. Num universo tão complexo, quantas estrelas companheiras desconhecidas estão escondidas da nossa vista?
