Hubble e Gaia tornam o magnetar SGR 0501+4516 ainda mais misterioso

Na periferia da Via Láctea, uma das categorias de estrelas mais raras da galáxia acabou de se tornar ainda mais enigmática.

Astrónomos recorreram aos telescópios Hubble e Gaia para analisar o ambiente em torno de SGR 0501+4516, um tipo de estrela de neutrões conhecida como magnetar. O trabalho mostra que continuamos sem uma explicação clara para a forma como os magnetars se formam - e que a pista em que se acreditava sobre o seu mecanismo de nascimento não tem, afinal, relação com SGR 0501+4516.

O mais revelador é aquilo que os investigadores encontraram - ou, mais precisamente, aquilo que não encontraram -, o que sugere que a ideia mais comum sobre a origem dos magnetars poderá estar errada.

O magnetar SGR 0501+4516 e o enigma da sua origem

As estrelas de neutrões estão entre os objectos mais densos do Universo, ficando apenas atrás dos buracos negros, e a sua formação segue um processo semelhante. Quando uma estrela muito massiva esgota o combustível para manter a fusão no núcleo, deixa de conseguir sustentar-se com a pressão gerada por essa fusão. O núcleo colapsa sob a gravidade num evento violento conhecido como supernova de colapso do núcleo.

Um magnetar é essencialmente uma estrela de neutrões, mas com uma característica adicional: o seu campo magnético é o mais intenso conhecido no Universo. É cerca de mil vezes mais forte do que o campo magnético de uma estrela de neutrões “normal” e um quatrilião de vezes mais forte do que o da Terra.

Apesar de não se saber ao certo como surgem os magnetars, por serem uma subcategoria de estrelas de neutrões, a hipótese dominante era a de que também nasceriam em supernovas de colapso do núcleo. Durante algum tempo, SGR 0501+4516 pareceu apoiar essa explicação.

Quando uma estrela massiva explode como supernova, permanecem vestígios durante bastante tempo sob a forma de remanescente de supernova. A posição de SGR 0501+4516 fica muito próxima de um remanescente chamado HB9. Além disso, não foram detectadas outras estrelas de neutrões nas imediações de HB9. Por isso, os astrónomos assumiram que os dois objectos estariam ligados - uma suposição, na prática, bastante razoável.

O que Hubble e Gaia revelaram

As observações combinadas do Telescópio Espacial Hubble e da missão Gaia (recentemente terminada) vieram, porém, lançar dúvidas substanciais sobre essa associação.

O Gaia foi um telescópio espacial dedicado a mapear com grande precisão os objectos da Via Láctea através de medições de paralaxe, determinando posições em três dimensões e movimentos próprios. Usando os dados do Gaia como referencial, imagens do Hubble permitiram a uma equipa liderada pela astrónoma Ashley Chrimes, da Agência Espacial Europeia, cartografar com enorme detalhe o movimento de SGR 0501+4516 no céu.

A velocidade e o movimento próprio medidos para o magnetar indicam que não há forma de ele estar associado a HB9. Para agravar essa conclusão, também não existem outros remanescentes de supernova nas proximidades que possam ser relacionados com SGR 0501+4516.

Este resultado pode apontar para mais do que um cenário.

Hipóteses para o nascimento do magnetar

Uma possibilidade é que o magnetar, cuja idade é estimada em cerca de 20.000 anos, seja na realidade muito mais antigo - suficientemente antigo para que o seu remanescente de supernova já se tenha dissipado. O problema é que se considera que os magnetars representam uma fase temporária na vida de uma estrela de neutrões, que duraria apenas algumas dezenas de milhares de anos antes de o objecto estabilizar numa existência mais “calma”.

A alternativa é que SGR 0501+4516 não tenha nascido através de uma supernova de colapso do núcleo, mas sim por algum tipo de fusão. Isso poderia envolver a colisão de duas estrelas de neutrões de baixa massa; ou, em vez disso, outro tipo de objecto, como uma anã branca. As anãs brancas são menos densas do que as estrelas de neutrões e formam-se a partir do núcleo colapsado de uma estrela de baixa massa, e não de uma estrela massiva.

Com frequência, as anãs brancas têm companheiras binárias das quais “sugam” massa. Se uma anã branca acumular massa a mais, torna-se instável.

"Normalmente, este cenário leva ao início de reacções nucleares e a anã branca explode, sem deixar nada para trás", explica o astrónomo Andrew Levan, da Universidade Radboud, nos Países Baixos, e da Universidade de Warwick, no Reino Unido.

"Mas foi teorizado que, sob determinadas condições, a anã branca pode, em vez disso, colapsar para uma estrela de neutrões. Achamos que pode ter sido assim que nasceu SGR 0501."

É difícil avaliar qual destas hipóteses é a correcta. Ainda assim, o que parece evidente é que uma supernova de colapso do núcleo passou a ser a explicação menos provável para a formação deste magnetar, tornando SGR 0501+4516 o melhor candidato - entre os menos de 30 magnetars conhecidos na Via Láctea - a um percurso de formação que não envolve colapso do núcleo.

E isso é extraordinariamente fascinante.

"As taxas de nascimento dos magnetars e os cenários de formação estão entre as questões mais prementes da astrofísica de altas energias", afirma a astrónoma Nanda Rea, do Instituto de Ciências do Espaço, em Espanha, "com implicações para muitos dos eventos transitórios mais poderosos do Universo, como explosões de raios gama, supernovas superluminosas e rajadas rápidas de rádio."

As conclusões foram publicadas na revista Astronomia & Astrofísica.