Estrela selvagem descoberta girando incríveis 716 vezes por segundo.

Um astro morto a 27.400 anos-luz de distância parece estar protagonizando uma das mais épicas “discos” estelares que já vimos.

4U 1820-30 e a estrela de nêutrons que gira a 716 rotações por segundo

No sistema binário 4U 1820-30, uma estrela de nêutrons gira tão depressa em torno do próprio eixo que completa impressionantes 716 rotações por segundo. Até hoje, não foi identificada nenhuma estrela com rotação superior; e apenas o célebre pulsar PSR J1748-2446ad já foi observado girando nessa mesma velocidade.

De acordo com uma equipa liderada pelo astrofísico Gaurava Jaisawal, da Universidade Técnica da Dinamarca, o achado reforça o limite superior teórico atualmente aceito para a velocidade de rotação de estrelas de nêutrons - que se acredita estar por volta de 730 rotações por segundo.

“Estávamos a estudar explosões termonucleares deste sistema e então encontramos oscilações notáveis”, diz Jaisawal.

“Se observações futuras confirmarem isto, a estrela de nêutrons 4U 1820-30 seria um dos objetos de rotação mais rápida já observados no Universo.”

Como nascem as estrelas de nêutrons - e por que elas ficam tão extremas

As estrelas de nêutrons representam uma das etapas finais da evolução de estrelas massivas.

Quando uma estrela com algo entre 8 e 30 vezes a massa do Sol esgota, no seu núcleo, os átomos que consegue fundir, acontece uma grande explosão (ou talvez não): as camadas externas são expelidas numa supernova, enquanto o núcleo - já sem o suporte da pressão para fora fornecida pela fusão - colapsa sob a própria gravidade.

Esse núcleo colapsado é a estrela de nêutrons: um objeto com cerca de 1,1 a 2,3 vezes a massa do Sol comprimida numa esfera minúscula de apenas 20 quilômetros de diâmetro (algo como 12 milhas). Chamar isso de “denso” é pouco. A matéria no interior desses corpos pode comportar-se de maneiras estranhas - e o mesmo vale para o que observamos do lado de fora.

Para organizar esse comportamento, usamos classificações diferentes. Um magnetar é uma estrela de nêutrons com um campo magnético absurdamente intenso. Já um pulsar é uma estrela de nêutrons que roda muito rápido e emite feixes de ondas de rádio pelos seus polos, dando a impressão de “pulsar” no espaço como um farol cósmico.

Um sistema binário apertadíssimo em Sagitário

A existência de 4U 1820-30 é conhecida pelo menos desde a década de 1980. Trata-se de um sistema binário na constelação de Sagitário formado por uma estrela de nêutrons e uma anã branca, presas numa órbita extremamente fechada, com período de apenas 11,4 minutos.

Como as duas estrelas estão muito próximas, a estrela de nêutrons fica suficientemente perto para canibalizar a companheira, arrancando-lhe material que acaba por se acumular na sua superfície.

À medida que esse material se deposita, a camada torna-se cada vez mais densa e quente - até que, em determinado momento, a estrela “espirra” tudo numa explosão termonuclear.

Explosões vistas pelo NICER e uma assinatura inesperada

Foi justamente esse tipo de explosão que Jaisawal e os seus colegas procuravam investigar com o Explorador de Composição do Interior de Estrelas de Nêutrons (NICER), um telescópio de raios X acoplado à Estação Espacial Internacional.

“Durante essas explosões, a estrela de nêutrons pode ficar até 100.000 vezes mais brilhante do que o Sol, libertando uma quantidade imensa de energia”, afirma o astrofísico Jerome Chenevez, da Universidade Técnica da Dinamarca.

“Portanto, estamos a lidar com eventos extremamente extremos e, ao estudá-los, obtemos novos insights sobre os ciclos de vida existentes dos sistemas binários e sobre a formação de elementos no Universo.”

Entre 2017 e 2022, a equipa registou 15 dessas detonações termonucleares. Porém, ao analisar os dados, surgiu algo fora do comum: numa das explosões, apareceu uma assinatura estranha - uma oscilação com frequência de 716 hertz. Era como se a estrela estivesse a rodar enquanto entrava em erupção - algo que, segundo os investigadores, provavelmente estava mesmo a acontecer.

Um possível pulsar de raios X movido a explosões nucleares

Isso pode indicar que a estrela de nêutrons de 4U 1820-30 seja um pulsar de raios X, com período de 716 rotações por segundo, alimentado por explosões termonucleares. Como o PSR J1748-2446ad é um pulsar de rádio, 4U 1820-30 passaria a ser o pulsar mais rápido conhecido movido a energia nuclear.

Ainda serão necessárias novas observações para confirmar a conclusão. Se ela se confirmar, os resultados fornecerão uma ferramenta adicional para investigar estrelas de nêutrons - e os limites extremos que elas conseguem atingir antes de se destruírem.

A pesquisa da equipa foi publicada no Jornal Astrofísico.