Pulsar em Órbita Quase Perfeita: FAST Descobre Estrela Morta Girando 220 Vezes por Segundo

Imagine uma bola do tamanho de São Paulo. Agora coloque dentro dela toda a massa do nosso Sol. Ela seria tão densa que uma colher de sopa dessa matéria pesaria cerca de um bilhão de toneladas. E imagine que essa bola está girando 220 vezes a cada segundo, emitindo feixes de ondas de rádio como um farol cósmico.

Esse é o PSR J1810−0623 — um pulsar recém-descoberto pelo FAST, o maior radiotelescópio do mundo. Mas o que torna esse objeto realmente extraordinário não é apenas sua velocidade de rotação. É a forma da órbita que ele traça em torno de sua companheira estelar. Uma órbita tão redonda que, se você a desenhasse com um compasso em uma folha de papel, não conseguiria distingui-la de um círculo matemático perfeito.

A história por trás disso tem mais de um bilhão de anos.

O que é um pulsar — e por que ele pulsa?

Pulsares nascem de catástrofes cósmicas. Quando uma estrela muito massiva chega ao fim da vida, ela explode em uma supernova — uma das explosões mais energéticas do universo. Pense em uma estrela como uma bola de fogo enorme. Quando o combustível acaba, ela implode sobre si mesma com violência incrível.

O que sobra do núcleo é uma estrela de nêutrons: um objeto do tamanho de uma cidade, com uma massa maior do que o Sol inteiro comprimido naquele espaço minúsculo. A matéria dentro dela é tão comprimida que os átomos literalmente se desfazem — o que resta são quase só nêutrons empacotados uns contra os outros.

Algumas dessas estrelas giram rapidamente e têm campos magnéticos enormes. Um campo magnético é como um ímã gigante ao redor da estrela — é ele que organiza as partículas ao redor do objeto. Pelas regiões próximas aos polos magnéticos da estrela, saem dois feixes de ondas de rádio, como os raios de um farol giratório. Cada vez que um desses feixes aponta na direção da Terra, detectamos um pulso. Daí o nome: pulsar.

Os pulsares mais rápidos — chamados de pulsares de milissegundos — chegam a girar centenas de vezes por segundo. Mas eles não nascem assim. Pulsares novos vão desacelerando com o tempo, como um pião que perde velocidade. Quando encontramos um girando 220 vezes por segundo, sabemos que ele foi acelerado por algo.

O FAST — o maior ouvido do mundo apontado para o cosmos

O FAST (Five-hundred-metre Aperture Spherical radio Telescope) fica aninhado em uma depressão natural nas colinas de Guizhou, no sudoeste da China. Com 500 metros de diâmetro, é o maior radiotelescópio de prato único já construído.

Para entender o que isso significa, pense assim: um radiotelescópio é como um ouvido gigante apontado para o espaço. Ele não capta luz visível, mas ondas de rádio — um tipo de radiação eletromagnética que atravessa nuvens de gás e poeira com facilidade. Quanto maior o ouvido, mais fraco pode ser o som detectado.

O FAST tem um ouvido extraordinariamente grande. Tão grande que consegue captar sinais de pulsares tão distantes e fracos que seriam completamente ignorados por qualquer outro instrumento. Foi esse poder de coleta que permitiu ao FAST encontrar o PSR J1810−0623 escondido entre os sinais de fundo da Via Láctea.

A reciclagem estelar — como um pulsar ganha velocidade

A velocidade impressionante do PSR J1810−0623 tem uma explicação. Pulsares podem ser reciclados — e entender esse processo é a chave para compreender por que a órbita desse objeto é quase perfeita.

Pense em um pião parado no chão. Para fazê-lo girar, você precisa dar uma voltinha com os dedos, transferindo energia para ele. Com pulsares, quem faz esse papel é uma estrela companheira.

O PSR J1810−0623 faz parte de um sistema binário — ele orbita junto com outra estrela, como dois patinadores que se seguram e giram em volta de um ponto central. Durante centenas de milhões de anos, a companheira foi derramando material — gás e matéria — sobre a estrela de nêutrons. Esse material não caiu em linha reta: ele girava ao redor do pulsar antes de pousar na superfície, como a água que rodopia antes de ir pelo ralo.

Ao pousar, esse material empurrava o pulsar, fazendo-o girar cada vez mais depressa. É esse o processo de reciclagem. O campo magnético do PSR J1810−0623, hoje reduzido a cem milhões de Gauss, é uma prova de que esse processo foi muito longo e constante. Quanto mais tempo a reciclagem dura, mais o campo magnético se desgasta — como uma bateria que perde carga com o uso.

A companheira hoje é uma anã branca de carbono e oxigênio. Uma anã branca é o que sobra de uma estrela de tamanho médio — como o Sol — depois que ela termina sua vida: ela expele as camadas externas e fica só com o núcleo denso, que vai esfriando lentamente como uma brasa que apaga. Essa anã branca tem cerca de dois terços da massa do Sol, e os dois objetos se orbitam mutuamente a cada 15,4 dias.

A órbita quase perfeita — e o que ela nos conta

A grande revelação do PSR J1810−0623 é a forma de sua órbita. Para entendê-la, precisamos falar de excentricidade.

Imagine uma elipse — uma forma oval, como um ovo deitado. Se você for fechando essa oval até virar uma bola perfeitamente redonda, chega a um círculo. Os matemáticos medem isso com um número: zero significa círculo perfeito; quanto maior o número, mais achatada é a elipse. A órbita da Terra em volta do Sol tem excentricidade 0,017 — quase circular. A de Marte é 0,093 — bem mais ovalada.

A excentricidade da órbita do PSR J1810−0623 é de apenas 0,000015. Isso é mais de mil vezes mais circular do que a órbita da Terra. Se você desenhasse essa órbita com um compasso em uma folha A4, a diferença entre ela e um círculo perfeito seria menor do que a espessura de um fio de cabelo humano.

Essa perfeição não é por acaso. O mesmo processo de reciclagem que acelerou o pulsar também foi suavizando a órbita ao longo do tempo. É como uma pedra de rio: quanto mais tempo a água bate nela, mais redonda ela fica. No PSR J1810−0623, a água bateu por bilhões de anos — e o resultado é a órbita mais circular já medida em um sistema desse tipo, superando o famoso PSR J1614−2230, que era o recorde anterior.

O que aprendemos com essa descoberta?

Ter um sistema tão preciso é como ter um instrumento de medição ultra-calibrado nas mãos. Com ele, os astrônomos podem fazer três coisas muito importantes.

Pesar a estrela de nêutrons: usando as equações da gravidade e as pulsações precisas do PSR J1810−0623, é possível calcular com grande exatidão a massa da estrela. Isso é crucial para entender como a matéria se comporta em condições extremas impossíveis de reproduzir em qualquer laboratório terrestre.

Mapear o campo magnético da Via Láctea: os sinais de rádio do pulsar viajam pelo espaço e interagem com o campo magnético galáctico no caminho. Ao analisar como esses sinais chegam distorcidos, os astrônomos conseguem mapear o campo magnético da galáxia ao longo da linha de visada — como usar uma bússola para entender a topografia de um lugar que não se consegue ver diretamente.

Testar a teoria da gravidade de Einstein: pulsares em órbitas precisas são os melhores laboratórios naturais para verificar se as previsões da Relatividade Geral se sustentam em campos gravitacionais extremos. Um círculo quase perfeito é um termômetro excelente para essa física.

Um único círculo quase imperfeito — e ainda há muito a aprender.

Perguntas frequentes

O que é excentricidade orbital?
É um número que mede o quanto uma órbita é oval. Zero é círculo perfeito; quanto mais próximo de 1, mais achatada é a elipse. A Terra tem excentricidade de 0,017. O PSR J1810−0623 tem apenas 0,000015 — mais de mil vezes mais circular.

Por que pulsares de milissegundos são tão importantes para a ciência?
Eles são os relógios mais precisos do universo. Suas pulsações são tão regulares que superam até os melhores relógios atômicos. Isso permite detectar ondas gravitacionais, testar a Relatividade Geral e estudar estados da matéria impossíveis de criar em laboratório.

Como a transferência de massa torna a órbita mais circular?
O gás que cai de uma estrela para outra transfere impulso giratório para o sistema. Ao longo de bilhões de anos, isso suaviza as irregularidades da órbita — do mesmo jeito que a água poliu as pedras de um rio até deixá-las redondas.

E não se esqueça, mantenha sempre seus olhos no céu!

Referências

https://www.eurekalert.org/news-releases/1131786