Astronomia

O que são os magnetares – Definição, como se formam e características

Os magnetares são um tipo de estrela de nêutrons que, como o nome sugere, possuem um campo magnético extremamente poderoso e denso.

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Reconhecidos pela comunidade científica como um dos objetos celestes mais fascinantes e complexos do universo, os magnetares são um tipo de estrela de nêutrons que, como o nome sugere, possuem um campo magnético extremamente poderoso e denso.

O decaimento do campo magnético, isto é, a transformação de um átomo em outro, alimenta a emissão de radiação desses corpos celestes.

Isso gera descargas de alta energia muito poderosas, particularmente de raios-X e raios gama. Mas afinal, como surgiram e quais são as teorias que envolvem estes corpos celestes? Vamos descobrir!

Teoria dos magnetares

A princípio, os magnetares foram teorizados por dois grupos independentes em 1992. A dupla de cientistas Robert Duncan e Christopher Thompson, e o astrônomo polonês Bohdan Paczyński.

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O que são os magnetares - definição, conceitos e como se formam
Crédito: ESO

De maneira idêntica, as teorias dos pesquisadores usaram como prova da existência de um magnetar uma explosão de raios gama detectada na Terra em 5 de março de 1979. Durante a década seguinte, a hipótese que sustentava a existência desses corpos celestes tornou-se amplamente aceita e debatida pela comunidade.

Cerca de 28 anos após os postulados de Robert Duncan, Christopher Thompson e Bohdan Paczyński, e 41 anos após a detecção da explosão de raios gama, uma “rajada rápida de rádio (FRB)” foi detectada em 2020 a partir de um magnetar.

Atualmente, conhecemos ao menos 24 deles espalhados pela Via Láctea, bem como por nossa vizinhança cósmica. Como exemplo podemos citar a Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã satélite que orbita a nossa galáxia.

Características

A comunidade astrofísica estima que os magnetares possuem cerca de 20 quilômetros de diâmetro, ou seja, 1,4 vezes mais massivo que o Sol. Além disso, tal qual os buracos negros, esses corpos super magnéticos são extremamente densos.

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O que são os magnetares - definição, conceitos e como se formam
Crédito: NASA.gov

Para termos uma noção, se fosse possível ir até um deles e encher uma colher de chá com amostras de seu material, ela teria uma quantidade de massa igual a 900 pirâmides do Egito – o equivalente a 100 milhões de toneladas!

Em síntese, um magnetar é formado graças ao colapso de uma estrela com uma massa de 10 a 25 vezes a do Sol. Simultaneamente, a maioria deles gira em torno de si mesmos a cada 2 a 10 segundos, enquanto as estrelas de nêutrons típicas giram de 1 a 10 vezes.

Ou seja, essa rotação acelerada alimenta um campo magnético poderoso, que dá origem a explosões muito fortes e características de raios-X e raios gama.

Ademais, a vida ativa de um magnetar é curta – em torno de 10 mil anos, uma fração da idade do Sol (cerca de 5 bilhões de anos). Acredita-se que existam 30 milhões de magnetares apenas na Via Láctea esperando para serem descobertos.

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Campo magnético

O magnetar mais ‘fraco’ já registrado pelas agências espaciais é 100 milhões de vezes mais forte do que o ímã mais poderoso já feito pelo homem. Além disso, este corpo celeste é pelo menos 1 trilhão (1.000.000.000.000) de vezes mais intenso do que o campo magnético da Terra. 

Revista Planeta

De acordo com um estudo publicado pela Universidade do Texas, o campo magnético de um magnetar seria letal para qualquer ser vivo, mesmo a uma distância de mil quilômetros. Isso devido à maneira como o campo distorce as nuvens de elétrons dos átomos constituintes, tornando a química da vida impossível.

O mesmo estudo afirmou que a uma distância de 200 mil km, um magnetar poderia retirar completamente as informações das faixas magnéticas de todos os cartões de crédito na Terra.

Dessa forma, desde 2010, esses corpos celestes fascinantes são considerados os objetos magnéticos mais poderosos já detectados em todo o universo.

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Como se formam

Nos casos em que uma estrela colapsa em uma supernova e se transforma em uma estrela de nêutrons, seu campo magnético aumenta dramaticamente de tamanho devido à lei da conservação do fluxo magnético. Em outras palavras, ao se reduzir pela metade sua dimensão linear, o campo magnético aumenta em quatro vezes.

Duncan e Thompson, da teoria de 1992, calcularam que quando o giro, a temperatura e o campo magnético de uma estrela de nêutrons recém-formada decaem nas faixas corretas, um mecanismo ‘dínamo’ natural é ativado. Com isso, o calor e a energia rotacional são convertidos em energia magnética, aumentando o campo magnético em milhares de vezes.

Com os dados que temos hoje, podemos estimar que uma em cada dez explosões de supernova resulta em um magnetar, em vez de uma estrela de nêutrons ou pulsar padrão.

Descobertas recentes

A NASA, agência espacial estadunidense, em parceria com pesquisadores da Universidade McGill descobriram, em 21 de fevereiro de 2008, uma estrela de nêutrons com as propriedades de um pulsar de rádio que emitia algumas rajadas de energia magnética, como um magnetar.

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O que são os magnetares - definição, conceitos e como se formam
Crédito: Y. Beletsky (LCO)/ESO

De acordo com a agência, tal descoberta sugere que os magnetares não são apenas um tipo raro de pulsar, mas podem ser uma fase (reversível) na vida de alguns pulsares.

Meses depois, em 24 de setembro de 2008, o ESO (Observatório Europeu do Sul) anunciou o primeiro candidato a magnetar opticamente ativo já descoberto, usando o Very Large Telescope.

O objeto celeste recém-descoberto foi batizado de ‘SWIFT J195509 + 261406’. Seis anos depois, em 2014, a ESA divulgou informações de um magnetar próximo ao que sobrou da supernova ‘Kesteven 79’.

Pouco depois, astrônomos da Europa e da China confirmaram a existência deste magnetar, denominado ‘3XMM J185246.6 + 003317’. Ou seja, tudo com base em imagens de alta resolução tiradas em 2008 e 2009.

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Além disso, um ano antes, em 2013, o magnetar ‘PSR J1745−2900’ foi descoberto. Ele é particularmente fascinante porque orbita o buraco negro no sistema Sagittarius A*, região que contém um buraco negro supermassivo.

Nesse ínterim, em 2018, os cientistas denominaram o resultado da fusão de duas estrelas de nêutrons como um ‘magnetar hipermassivo’. Ao lado dos pulsares, estes seriam os corpos celestes mais raros do universo.

Magnetares conhecidos

Desde novembro de 2020, as agências espaciais dos Estados Unidos (NASA), União Europeia (ESA), Rússia (ROSCOSMOS), Japão (JAXA) e Índia (ISRO) catalogaram a existência de 24 magnetares. Além destes, há ainda outros 6 candidatos aguardando confirmação.

O que são os magnetares - definição, conceitos e como se formam
SGR 1806 a 1820 (representação artística). Crédito: Harvard University

Entre os mais notáveis, podemos citar:

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  • SGR 0525−66, na Grande Nuvem de Magalhães, localizado a cerca de 163.000 anos-luz da Terra. Ele foi o achado inicial, datado de 1979.
  • SGR 1806 a 1820, localizado a 50.000 anos-luz da Terra, no outro lado da Via Láctea, na constelação de Sagitário.
  • SGR 1900 + 14, localizado a 20.000 anos-luz de distância, na constelação da Águia. Depois que passou por um longo período de baixas emissões (explosões significativas apenas em 1979 e 1993), tornou-se ativo em maio e agosto de 1998.
  • 1E 1048.1−5937 , localizado a 9.000 anos-luz de distância, na constelação de Carina. A estrela original, a partir da qual o magnetar se formou, tinha uma massa de 30 a 40 vezes a do nosso Sol.
  • Swift J1818.0-1607, descoberto em março de 2020 após uma colossal explosão de raios-X detectada em diversos observatórios do nosso planeta. Em suma, ele é um dos cinco magnetares conhecidos que também são pulsares de rádio. É extremamente jovem, tendo apenas 240 anos.

Fontes: Universidade do Texas, Galeria do Meteorito, HypeScience, Wikimedia Commons, ARS Technica, NASA, Scientific American

Imagens: TecMundo, Hypescience, Revista Galileu, Wikimedia Commons, ESO, NASA e Revista Planeta

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