Notícias

Jul 01, 2023

NuSTAR da NASA faz descobertas esclarecedoras com luz 'incômoda'

Esta ilustração mostra o telescópio de raios X NuSTAR da NASA no espaço. Dois volumosos

Esta ilustração mostra o telescópio de raios X NuSTAR da NASA no espaço. Dois componentes volumosos são separados por uma estrutura de 33 pés (10 metros) chamada mastro destacável ou lança. A luz é coletada em uma extremidade da haste e focada ao longo de seu comprimento antes de atingir os detectores na outra extremidade.

Uma peculiaridade de design no observatório de raios-X tornou possível para os astrônomos usar luz anteriormente indesejada para estudar ainda mais objetos cósmicos do que antes.

Por quase 10 anos, o observatório espacial de raios-X NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA tem estudado alguns dos objetos de maior energia do universo, como estrelas mortas em colisão e enormes buracos negros se alimentando de gás quente. Durante esse tempo, os cientistas tiveram que lidar com a luz difusa que vazava pelas laterais do observatório, o que pode interferir nas observações da mesma forma que o ruído externo pode abafar uma ligação.

Mas agora os membros da equipe descobriram como usar essa luz de raio-X perdida para aprender sobre objetos na visão periférica do NuSTAR enquanto também realizam observações direcionadas normais. Esse desenvolvimento tem o potencial de multiplicar os insights que o NuSTAR oferece. Um novo artigo científico no Astrophysical Journal descreve o primeiro uso das observações de luz dispersa do NuSTAR para aprender sobre um objeto cósmico – neste caso, uma estrela de nêutrons.

Pepitas de material que sobraram após o colapso de uma estrela, as estrelas de nêutrons são alguns dos objetos mais densos do universo, perdendo apenas para os buracos negros. Seus poderosos campos magnéticos aprisionam partículas de gás e as direcionam para a superfície da estrela de nêutrons. À medida que as partículas são aceleradas e energizadas, elas liberam raios-X de alta energia que o NuSTAR pode detectar.

O novo estudo descreve um sistema chamado SMC X-1, que consiste em uma estrela de nêutrons orbitando uma estrela viva em uma das duas pequenas galáxias que orbitam a Via Láctea (a galáxia natal da Terra). O brilho da saída de raios X do SMC X-1 parece variar muito quando visto por telescópios, mas décadas de observações diretas pelo NuSTAR e outros telescópios revelaram um padrão para as flutuações. Os cientistas identificaram várias razões pelas quais o SMC X-1 muda de brilho quando estudado por telescópios de raios-X. Por exemplo, o brilho dos raios X diminui à medida que a estrela de nêutrons mergulha atrás da estrela viva a cada órbita. De acordo com o jornal, os dados de luz dispersa eram sensíveis o suficiente para captar algumas dessas mudanças bem documentadas.

“Acho que este artigo mostra que essa abordagem de luz dispersa é confiável, porque observamos flutuações de brilho na estrela de nêutrons em SMC X-1 que já confirmamos por meio de observações diretas”, disse McKinley Brumback, astrofísico da Caltech em Pasadena, Califórnia. , e principal autor do novo estudo. “No futuro, seria ótimo se pudéssemos usar os dados de luz dispersa para observar objetos quando ainda não sabemos se eles estão mudando regularmente de brilho e potencialmente usar essa abordagem para detectar alterações”.

Forma e função

A nova abordagem é possível devido ao formato do NuSTAR, que é semelhante ao haltere ou osso de cachorro: ele tem dois componentes volumosos em cada extremidade de uma estrutura estreita de 10 metros de comprimento chamada mastro destacável, ou estrondo. Normalmente, os pesquisadores apontam uma das extremidades volumosas – que contém a ótica, ou o hardware que coleta os raios X – para o objeto que desejam estudar. A luz viaja ao longo do boom até os detectores, localizados na outra extremidade da espaçonave. A distância entre os dois é necessária para focalizar a luz.

Mas a luz difusa também atinge os detectores entrando pelas laterais da barreira, contornando a ótica. Ele aparece no campo de visão do NuSTAR junto com a luz de qualquer objeto que o telescópio observe diretamente, e geralmente é bastante fácil de identificar a olho nu: ele forma um círculo de luz fraca emergindo dos lados da imagem. (Sem surpresa, a luz difusa é um problema para muitos outros telescópios espaciais e terrestres.)

Um grupo de membros da equipe do NuSTAR passou os últimos anos separando a luz dispersa de várias observações do NuSTAR. Depois de identificar fontes de raios-X conhecidas e brilhantes na periferia de cada observação, eles usaram modelos de computador para prever quanta luz dispersa deveria aparecer com base em qual objeto brilhante estava próximo. Eles também analisaram quase todas as observações do NuSTAR para confirmar o sinal revelador de luz difusa. A equipe criou um catálogo de cerca de 80 objetos para os quais o NuSTAR coletou observações de luz dispersa, batizando a coleção de "StrayCats".