Lâminas cósmicas de plasma podem cortar estrelas ao meio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/10/2023

Instantâneos do jato em formato de lâmina que emerge do magnetar.
[Imagem: Marcus DuPont et al. - 10.48550/arXiv.2309.15347]

Lâmina de plasma

Dois astrofísicos da Universidade de Nova York descreveram um possível cenário cósmico que nem os mais criativos escritores de ficção científica ousaram vislumbrar.

Enquanto a Estrela da Morte do Imperador Palpatine e do seu aprendiz Darth Vader conseguia destruir planetas inteiros, Marcus DuPont e Andrew MacFadyen descrevem "lâminas relativísticas" que são autênticos sabres de luz cósmicos: Feitas de plasma de altíssima energia, essas lâminas seriam capazes de cortar estrelas inteiras ao meio.

Os dois pesquisadores não estavam se dedicando a escrever um enredo de ficção, mas a decifrar as enigmáticas e descomunais explosões cósmicas conhecidas como rajadas rápidas de rádio (RRR ou FRB na sigla em inglês, para Fast Radio Burst) - na semana passada foi observada uma rajada rápida de rádio que liberou 30 anos de energia do Sol em um milissegundo.

As energias dessas explosões são tão grandes que só conhecemos duas estruturas cósmicas com energia suficiente para produzi-las: Buracos negros ou magnetares, que são os ímãs mais fortes do Universo, provavelmente estrelas mortas superdensas, mas que ainda estamos longe de compreender bem.

DuPont e MacFadyen estavam trabalhando com esta última hipótese, já que as teorias dos "magnetares explosivos" não faziam totalmente sentido porque as RRRs decaem suavemente demais para serem explicadas por uma explosão.

Instantâneos de 3 s representando a densidade no hemisfério norte e a pressão no hemisfério sul da estrela.
[Imagem: Marcus DuPont et al. - 10.48550/arXiv.2309.15347]

Magnetar emitindo energia pelo equador

Foi refazendo os cálculos da emissão repentina de energia pelos magnetares que os dois pesquisadores chegaram a um cenário no qual uma estrela que acaba de morrer - uma estrela de nêutrons - gira muito rápido e envolve-se em um um campo magnético - um magnetar recém-nascido - emitindo então energia pelo equador, e não pelos pólos, como acontece normalmente com os magnetares.

É esse campo magnético emitido do equador que forma uma "lâmina" de plasma relativística - que viaja próximo à velocidade da luz -, que emerge do magnetar com mais energia do que a liberada pela explosão de uma supernova.

"Consideramos a dinâmica de uma explosão equatorial alimentada por um magnetar de milissegundos formado pelo colapso do núcleo de uma estrela massiva. Estudamos se essas saídas - geradas a priori por ventos relativísticos do magnetar, acionados por magnetocentrifugação - podem ser poderosos o suficiente para produzir um lâmina ultra-relativística que consegue abrir caminho através do denso interior estelar," escreveu a equipe.

Além de cortar a estrela em duas, essa lâmina interage com o ambiente circundante, até finalmente viajar em direção ao espaço, o que pode explicar o comportamento observado em algumas RRRs (rajadas rápidas de rádio).

Mas o estudo ainda é muito inicial, simulando tudo em apenas duas dimensões. Agora será necessário refazer todos os cálculos para ver como o jato interage em 3D com o campo magnético e com todas as ondas nesse ambiente extremamente turbulento.

"Além disso, [é necessário] reconstruir a evolução da lâmina ao longo de milhares de décadas de distância para compreender a geometria tardia da explosão, uma vez que o feixe relativístico desacelera totalmente, o que deve ser feito também para capturar características distintivas nas assinaturas observacionais destes tipos de emissões," concluiu a dupla.

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