Três glitches em um pulsar considerado silencioso podem revelar o que acontece em seu interior

Pulsares são estrelas de nêutrons magnetizadas que giram e emitem feixes de radiação eletromagnética a partir de seus polos magnéticos. À medida que o feixe varre a direção da Terra, os radiotelescópios detectam pulsos periódicos extremamente regulares. Os pulsares são alguns dos relógios naturais mais precisos conhecidos.

A regularidade desses sinais é tão impressionante que, quando os primeiros pulsares foram descobertos em 1967, os astrônomos inicialmente consideraram a possibilidade de que fossem transmissões de uma civilização extraterrestre. O primeiro objeto recebeu o apelido de “Little Green Men 1”.

Por isso, o que aconteceu com o pulsar PSR J1637−4642 chamou atenção: após mais de 15 anos sem alterações desse tipo, o pulsar apresentou 3 glitches, mudanças em sua velocidade de rotação. Um dos eventos modificou a taxa de rotação em quase 3 partes por milhão, uma variação pequena mas significativa para um objeto tão estável.

Por que pulsares são tão precisos?

Os pulsares são extremamente precisos porque são objetos com cerca de uma massa solar concentrada em apenas dezenas de quilômetros de diâmetro. Essa compactação produz um momento de inércia enorme e, junto com a conservação do momento angular, mantém a rotação estável.

A rotação, porém, não é perfeitamente constante como se achava. Os pulsares perdem energia gradualmente por meio da emissão de radiação e partículas, causando uma desaceleração lenta. Como essa variação pode ser medida com grande precisão, os períodos dos pulsos funcionam como referências temporais muito estáveis.

PSR J1637−4642

O PSR J1637−4642 é um pulsar jovem em escala astronômica, com aproximadamente 41 mil anos. Ele completa uma rotação a cada 154 milissegundos, o equivalente a cerca de 6,5 rotações por segundo. Apesar da idade e de sua elevada emissão de energia, o objeto apresentava uma rotação estável e sem glitches.

Essa estabilidade era particularmente interessante porque pulsares jovens e ativos podem apresentar alterações repentinas na rotação. Durante aproximadamente uma década de observações após sua descoberta, o PSR J1637−4642 permaneceu sem nenhum glitch detectado, sendo considerado um pulsar “silencioso”.

Glitches

Os astrônomos analisaram 15,5 anos de dados do radiotelescópio Murriyang, coletados entre fevereiro de 2009 e outubro de 2024. Nesse período, foram identificados 3 glitches ou aumentos abruptos na frequência de rotação do pulsar. O primeiro ocorreu por volta de 2018, aumentando a frequência em cerca de 2,7 partes por milhão.

Os outros dois eventos foram consideravelmente menores e ocorreram cerca de três anos após os anteriores. O segundo glitch produziu um aumento de apenas 14 nHz, enquanto o terceiro elevou a frequência em aproximadamente 179 nHz, apresentando intensidade intermediária.

Entendendo o interior do pulsar

Os glitches são importantes porquem fornecem uma forma indireta de investigar o interior de estrelas de nêutrons. A principal hipótese é que nêutrons superfluidos presentes no interior da estrela armazenem momento angular e transfiram parte dele para a crosta sólida. Essa transferência provoca um aumento abrupto na velocidade de rotação da crosta.

Após o evento, a rotação do pulsar retorna gradualmente a um novo equilíbrio à medida que a crosta e o superfluido interno se reajustam. A intensidade, a frequência e a recuperação de cada glitch podem fornecer informações sobre as propriedades da matéria ultradensa e sobre o acoplamento entre diferentes regiões da estrela.