Chandra e Hubble da NASA sintonizam a nebulosa da guitarra que lança chamas
A imagem da cabeça de Lee Mohon
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Lee Mohon
20 de novembro de 2024
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O formato de guitarra na “Nebulosa da Guitarra” vem de bolhas sopradas por partículas ejetadas do pulsar por um vento constante enquanto ele se move pelo espaço. Um filme de dados do Chandra (vermelho) tirados em 2000, 2006, 2012 e 2021 foi combinado com uma única imagem em luz óptica de Palomar. Raios X do Chandra mostram um filamento de partículas energéticas de matéria e antimatéria, com cerca de dois anos-luz de comprimento, explodindo para longe do pulsar (visto como o ponto branco brilhante). O filme mostra como esse filamento mudou ao longo de duas décadas.
Raio X: NASA/CXC/Stanford Univ./M. de Vries et al.; Campo óptico completo: Palomar Obs./Caltech & inserção: NASA/ESA/STScI; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/L. Fratar)
Normalmente encontrada apenas em bandas de heavy metal ou certos filmes pós-apocalípticos, uma “guitarra lança-chamas” agora foi vista se movendo pelo espaço. Astrônomos capturaram filmes deste objeto cósmico extremo usando o Observatório de Raios X Chandra da NASA e o Telescópio Espacial Hubble.
O novo filme de dados de Chandra (vermelho) e Palomar (azul) ajuda a decompor o que está acontecendo na Nebulosa da Guitarra. Raios X de Chandra mostram um filamento de partículas energéticas de matéria e antimatéria, com cerca de dois anos-luz ou 12 trilhões de milhas de comprimento, explodindo para longe do pulsar (visto como o ponto branco brilhante conectado ao filamento).
Os astrônomos apelidaram a estrutura conectada ao pulsar PSR B2224+65 de “Nebulosa da Guitarra” por causa de sua semelhança distinta com o instrumento em luz de hidrogênio brilhante. O formato da guitarra vem de bolhas sopradas por partículas ejetadas do pulsar através de um vento constante. Como o pulsar está se movendo do canto inferior direito para o canto superior esquerdo, a maioria das bolhas foi criada no passado quando o pulsar se movia através de um meio com variações de densidade.
O formato de guitarra na “Nebulosa da Guitarra” vem de bolhas sopradas por partículas ejetadas do pulsar por um vento constante enquanto ele se move pelo espaço. Imagens do Chandra tiradas em 2000, 2006, 2012 e 2021 foram combinadas com uma única imagem em luz óptica do Palomar. Raios X do Chandra mostram um filamento de partículas energéticas de matéria e antimatéria, com cerca de dois anos-luz de comprimento, explodindo para longe do pulsar (visto como o ponto branco brilhante). O filme mostra como esse filamento mudou ao longo de duas décadas. Um detalhe mostra um close da “cabeça da guitarra” do Telescópio Espacial Hubble da NASA também mudando ao longo do tempo de 1994 a 2021.
Raio X: NASA/CXC/Stanford Univ./M. de Vries et al.; Óptico: (Hubble) NASA/ESA/STScI e (Palomar) Hale Telescope/Palomar/CalTech; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/L. Frattare
Na ponta da guitarra está o pulsar, uma estrela de nêutrons de rotação rápida deixada para trás após o colapso de uma estrela massiva. À medida que ela se move rapidamente pelo espaço, ela está bombeando um filamento de partículas e luz de raios X semelhantes a chamas que os astrônomos capturaram com o Chandra.
Como o espaço produz algo tão bizarro? A combinação de dois extremos — rotação rápida e altos campos magnéticos de pulsares — leva à aceleração de partículas e radiação de alta energia que cria partículas de matéria e antimatéria, como pares de elétrons e pósitrons. Nessa situação, o processo usual de conversão de massa em energia, notoriamente determinado pela equação E = mc 2 de Albert Einstein , é revertido. Aqui, a energia está sendo convertida em massa para produzir as partículas.
Partículas espiralando ao longo das linhas do campo magnético ao redor do pulsar criam os raios X que o Chandra detecta. À medida que o pulsar e sua nebulosa circundante de partículas energéticas voavam pelo espaço, eles colidiam com regiões mais densas de gás. Isso permite que as partículas mais energéticas escapem dos limites da Nebulosa da Guitarra e voem para a direita do pulsar, criando o filamento de raios X. Quando essas partículas escapam, elas espiralam e fluem ao longo das linhas do campo magnético no meio interestelar, ou seja, o espaço entre as estrelas.
O novo filme mostra o pulsar e o filamento voando em direção ao canto superior esquerdo da imagem por meio de dados do Chandra obtidos em 2000, 2006, 2012 e 2021. O filme tem a mesma imagem óptica em cada quadro, então não mostra mudanças em partes da "guitarra". Um filme separado obtido com dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA (obtidos em 1994, 2001, 2006 e 2021) mostra o movimento do pulsar e das estruturas menores ao seu redor.
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Dados do Telescópio Espacial Hubble: 1994, 2001, 2006 e 2021.
Raio X: NASA/CXC/Stanford Univ./M. de Vries et al.; Campo óptico completo: Palomar Obs./Caltech & inserção: NASA/ESA/STScI; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/L. Fratar)
Um estudo desses dados concluiu que as variações que impulsionam a formação de bolhas na nebulosa de hidrogênio, que forma o contorno da guitarra, também controlam mudanças em quantas partículas escapam para a direita do pulsar, causando um sutil aumento e diminuição do brilho do filamento de raios X, como um maçarico cósmico disparando da ponta da guitarra.
A estrutura do filamento ensina aos astrônomos como elétrons e pósitrons viajam pelo meio interestelar. Também fornece um exemplo de como esse processo está injetando elétrons e pósitrons no meio interestelar.
Um artigo descrevendo esses resultados foi publicado no The Astrophysical Journal e está disponível aqui .
O Marshall Space Flight Center da NASA gerencia o programa Chandra. O Chandra X-ray Center do Smithsonian Astrophysical Observatory controla as operações científicas de Cambridge, Massachusetts, e as operações de voo de Burlington, Massachusetts.
Leia mais sobre o Observatório de Raios X Chandra da NASA.
Saiba mais sobre o Observatório de Raios X Chandra e sua missão aqui:
https://www.nasa.gov/chandra
https://chandra.si.edu
Descrição visual:
Este lançamento apresenta dois vídeos curtos e uma imagem composta rotulada, todos apresentando o que pode ser descrito como uma guitarra gigante lançando chamas flutuando no espaço.
Tanto no vídeo de lapso de tempo de seis segundos da Nebulosa da Guitarra em vários comprimentos de onda quanto na imagem composta, o formato da guitarra aparece na nossa parte inferior esquerda, com o braço do instrumento apontando para a nossa parte superior esquerda. O formato da guitarra é fantasmagórico e translúcido, lembrando uma nuvem tênue em uma noite escura. No final do braço, o headstock da guitarra chega a uma ponta afiada que pousa em um ponto branco brilhante. Este ponto é um pulsar, e o formato da guitarra é uma nebulosa de hidrogênio. A nebulosa foi formada quando partículas sendo ejetadas pelo pulsar produziram uma nuvem de bolhas. As bolhas foram então sopradas em um formato de guitarra curvilíneo por um vento constante. O formato da guitarra é inegável e é traçado por uma fina linha branca na imagem composta rotulada.
O pulsar, conhecido como PSR B2224+65, também liberou um longo filamento de partículas energéticas de matéria e antimatéria com aproximadamente 12 trilhões de milhas de comprimento. Tanto na imagem composta quanto no vídeo de seis segundos, essa explosão energética de raios X dispara do ponto branco brilhante na ponta do headstock da guitarra, até o canto superior direito. Na imagem estática, a explosão se assemelha a uma faixa de pontos vermelhos, a maioria dos quais cai em uma linha reta e densamente compactada. O vídeo de seis segundos apresenta quatro imagens separadas do fenômeno, criadas com dados do Chandra coletados em 2000, 2006, 2012 e 2021. Quando mostrado em sequência, a densidade do filamento da explosão de raios X parece flutuar.
Um vídeo de 12 segundos também está incluído neste lançamento. Ele apresenta quatro imagens que focam no headstock do formato de guitarra. Essas imagens foram capturadas pelo Telescópio Espacial Hubble em 1994, 2001, 2006 e 2021. Quando reproduzidas em sequência, as imagens mostram o formato do headstock se expandindo. Um estudo desses dados concluiu que as variações que impulsionam a formação de bolhas na nebulosa de hidrogênio também controlam as mudanças no filamento de explosão do pulsar. Ou seja, o mesmo fenômeno que criou a guitarra cósmica também criou o maçarico cósmico disparando do headstock.
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