Em 27 de julho deste ano, a Revista Nature, do Reino Unido, publicou uma tese sobre a descoberta de um sistema binário exótico que vai ao encontro dos temas investigados pelo projeto temático da Fapesp nº 13/26258-4 “Matéria Superdensa no Universo”, coordenado pelo professor Manuel Malheiro e com a participação do professor Rubens Marinho, ambos do departamento de Física da Divisão de Ciências Fundamentais do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).
Este sistema é formado por uma anã vermelha e uma anã branca com alta rotação, capaz de acelerar partículas próximas à velocidade da luz, emitindo radiação pulsada de altas energias que abrange uma vasta região do espectro eletromagnético.
As anãs brancas são um dos estágios finais da evolução das estrelas ordinárias, o destino esperado do Sol, com densidades mais de um milhão de vezes maiores que a da água. São estrelas muito compactas, com massas da ordem de uma massa solar e raios pequenos de 7000 Km, o tamanho da Terra.
Descoberto inicialmente por astrônomos amadores, o sistema ganhou destaque na comunidade científica, pois apresenta um comportamento jamais visto para anãs brancas, a emissão eletromagnética pulsada em rádio frequência (pulsares). Este comportamento é comum em estrelas de nêutrons bem rápidas e muito magnéticas conhecidas como pulsares, mas ainda não tinha sido observada em anãs brancas.
Os pulsares de anãs brancas vêm sendo pesquisados pelo grupo de Astrofísica Nuclear e Relativística do ITA desde 2011, quando o professor Manuel Malheiro passou um ano na Universidade La Sapienza, em Roma, em estágio sênior com bolsa da Fapesp e em colaboração com o professor Remo Ruffini e pesquisadores do International Center for Relativistic Astrophysics Network – ICRANet desenvolvendo um modelo alternativo, às chamadas magnetares, conhecidas como estrelas de nêutrons com campos magnéticos acima de um bilhão de teslas mas que apresentam uma série de dificuldades quando entendidas como tal.
No ITA, a pesquisa de pulsares de anãs brancas começou com a tese de doutoramento em 2013 do aluno Jaziel Goulart Coelho e mais recentemente com Ronaldo Vieira Lobato, ambos alunos do programa de pós-graduação em Física, que investigou na sua tese de mestrado em 2015 os mais variados modelos de emissão eletromagnética em estrelas compactas e aplicações em anãs brancas, gerando apresentações em congressos internacionais, como o 14th Marcel Grossman Meeting, em julho de 2015, na Universidade La Sapienza, em Roma, que reuniu os maiores cientistas do mundo em Astrofísica.
A observação deste sistema binário com um pulsar de anã branca vem corroborar a qualidade da pesquisa feita no grupo e fortalecer o projeto temático.
Outras teses têm sido publicadas sobre este que é um dos maiores enigmas da física da matéria: sistemas de alta densidade no espaço, em particular o interior de estrelas superdensas, também conhecidas como estrelas compactas (estrelas de nêutrons, pulsares, estrelas de quarks e anãs brancas).
O estudo sistemático e abrangente destes sistemas fornece a possibilidade real de avanço na compreensão do diagrama de fases da matéria a altas densidades (gráfico que mostra as condições de equilíbrio entre as fases distintas da matéria de quarks e nuclear).
Em junho deste ano, pesquisadores do ITA, os pós-doutores Pedro Moraes e José Arbañil Vela, juntamente com o professor Manuel Malheiro, publicaram um artigo no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, sobre estrelas de nêutrons e de quarks em teorias alternativas da gravidade.
Em julho, um novo estudo foi publicado também por Pedro Moraes e Manuel Malheiro, ambos do ITA, em colaboração com José Carlos de Araújo (Inpe) e Márcio Alves (Unesp-SJC), um pesquisador principal e um associado do projeto, respectivamente, na revista Physical Review D, da American Physical Society, sobre o efeito destas teorias alternativas da gravidade em ondas gravitacionais.
Segundo Manuel Malheiro, esses estudos são oriundos de um grande projeto do qual participa também o pesquisador principal professor Jorge Horvath do IAG-USP que investiga a matéria superdensa no universo. “Neste projeto, é proposto uma série bastante abrangente de estudos destinados a melhorar a compreensão do problema das estrelas compactas e seu interior. Diante de novos resultados astronômicos provenientes de recentes missões espaciais, faz-se necessário um avanço teórico que explique a fenomenologia dos objetos compactos revelados”, explica o professor.
Matéria Superdensa no Universo
O projeto temático da Fapesp, nº 13/26258-4 Matéria Superdensa no Universo uniu as forças de grandes instituições de excelência em astrofísica de estrelas compactas, sendo elas: ITA, IAG-USP, Inpe, Unifesp, Unesp e IFSP.
“Uma parte importante da motivação deste projeto está voltada para ampliar e consolidar a presença brasileira na área de matéria densa no Universo no cenário internacional. Pesquisas de qualidade elevaram o Brasil ao patamar de instituições internacionalmente reconhecidas, podendo, inclusive, progredir com formação de recursos humanos altamente competentes”, conta Malheiro.
Participam desse projeto sete alunos de doutorado, seis de mestrado e três de iniciação científica. Número este que deverá aumentar nos próximos anos e que, portanto, diversas dissertações de mestrado e teses de doutorado serão ainda concluídas.
O projeto conta ainda com seis pesquisadores associados, além dos quatro pesquisadores principais. Um dos objetivos deste temático é intensificar a colaboração entre as instituições, estimulando professores a nuclearem seus grupos nesta área, atraindo estudantes de pós-graduação e pós-doutores.
Como plano de trabalho, o projeto aborda várias linhas de pesquisa relevantes à matéria densa no universo, entre elas: estrutura das estrelas compactas em diferentes condições e sistemas; efeitos de fortes campos magnéticos; emissões de radiação eletromagnética de altas energias; e ondas gravitacionais.
Algumas linhas de pesquisa do projeto são:
- Composição do interior de estrelas de nêutrons e de quarks e sua estrutura
- Modelagem da formação de estrelas compactas em Supernovas e Surtos de Raios Gama
- Pulsares, magnetares e anãs brancas magnetizadas
- Ondas gravitacionais
- Teorias alternativas da gravidade e implicações na matéria superdensa no universo
A observação das estrelas compactas é realizada principalmente em radiação eletromagnética de alta energia, como os raios X e a radiação gama. Como essas radiações são bastante absorvidas pela atmosfera, essas estrelas têm sido observadas pela astronomia espacial, ou seja, por satélites telescópios que orbitam a Terra e possuem detectores para essas faixas de radiação.
“Este projeto também tem como objetivo o desenvolvimento da tecnologia de câmaras sensíveis de raio X e colaboração com os satélites telescópios em funcionamento, em particular o projeto Mirax, sob responsabilidade do professor João Braga, do Inpe, um dos pesquisadores principais do projeto”, completa o professor.
O projeto Mirax desenvolveu um monitor e imageador de raios X duros que produz imagens astrofísicas na faixa de 10 a 200 keV com uma resolução angular de seis minutos de arco.
Fonte: Assessoria de Comunicação Social – ITA