Missão XRISM da NASA-JAXA observa um pulsar captando o “vento” de sua companheira

Usando dados do observatório XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), liderado pelo Japão, astrônomos observaram diretamente o fluxo de uma estrela gigante, chamado vento estelar, sendo capturado por sua companheira compacta e fornecendo a fonte de energia para fortes erupções de raios X. A pesquisa faz parte da exploração do universo extremo conduzida pela NASA para compreender melhor como o cosmos funciona.

“Nunca havíamos visto antes indicações claras de plasma do vento caindo sobre um objeto compacto”, disse Roi Rahin, pesquisador da UMBC (University of Maryland, Baltimore County) e do NASA’s Goddard Space Flight Center, em Greenbelt, Maryland. “Agora podemos testar nossa compreensão desses processos com muito mais detalhes.”

Um artigo descrevendo as descobertas foi publicado na sexta-feira na revista Science Advances.

O sistema estudado é BP Crucis, um sistema binário de raios X de alta massa localizado a cerca de 13.000 anos-luz, na constelação austral Crux. A estrela primária, conhecida como Wray 977, é uma hipergigante azul com cerca de 40 vezes a massa do Sol e 60 vezes o seu tamanho. Ela é tão grande, quente e luminosa que gás ionizado flui constantemente para longe dela — um fenômeno que os astrônomos chamam de vento estelar.

Este conceito artístico do sistema BP Crucis acompanha o pulsar durante uma passagem pelo fluxo denso de plasma que sai de sua companheira, uma hipergigante azul com 40 vezes a massa do Sol. Durante cada passagem de quatro dias, o brilho do pulsar em raios X aumenta à medida que ele captura parte do gás. No início, o gás forma um disco de acreção desordenado e turbulento ao redor do pulsar, e o plasma espirala em direção a ele. Porém, conforme o pulsar avança para regiões mais profundas do fluxo, não há momento angular suficiente para sustentar o disco, que se desfaz. Nesse ponto, o plasma cai diretamente sobre o pulsar. Mais tarde, quando o pulsar se aproxima do fim de sua passagem, um disco de acreção desordenado se forma novamente, dessa vez girando na direção oposta à do disco anterior devido ao fluxo do plasma. NASA’s Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Laboratory

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A companheira da supergigante é uma estrela de nêutrons minúscula, mas poderosa, chamada GX 301-2. Trata-se do núcleo comprimido de uma estrela que explodiu há muito tempo como uma supernova, concentrando mais massa que o Sol em uma esfera com cerca de 20 quilômetros de diâmetro. Girando uma vez a cada 11 minutos, ela direciona um feixe de raios X para a Terra, o que a classifica como um pulsar.

Duas vezes durante a órbita de 41,5 dias do pulsar, perto de seus pontos de maior e menor distância da estrela primária, ocorrem fortes erupções de raios X que duram vários dias. Os astrônomos acreditam que a influência gravitacional do pulsar sobre a estrela cria um fluxo especialmente denso de plasma. As erupções ocorrem quando o pulsar atravessa esse fluxo e captura parte de sua matéria. As erupções mais fortes acontecem mais perto da estrela, onde o fluxo é mais denso.

Os pesquisadores observaram o sistema com o XRISM em 1º de fevereiro de 2025, por cerca de 16 horas, perto do fim de uma dessas erupções mais fortes. O instrumento Resolve do observatório, desenvolvido em conjunto pela NASA e pela JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), capturou espectros de raios X altamente detalhados, revelando linhas de emissão e absorção que mudavam rapidamente. Em particular, as linhas de absorção do ferro altamente ionizado revelaram a velocidade e a direção do plasma relativamente próximo ao pulsar.

Assista para aprender sobre espectroscopia, a dança entre matéria e luz e como as missões da NASA que utilizam essa técnica ajudam os cientistas a responder a grandes perguntas sobre o nosso universo. NASA’s Goddard Space Flight Center

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Quando Rahin viu esses espectros pela primeira vez, percebeu que nunca havia visto nada parecido. Ele vasculhou a literatura científica em busca de observações semelhantes, mas não encontrou nenhuma.

“Estava claro que essas observações eram inovadoras, mas, ao mesmo tempo, isso significava que a análise precisava ser especialmente detalhada”, disse Nazma Islam, coautora que anteriormente trabalhou na UMBC e no NASA Goddard e que agora é professora assistente no Manipal Centre for Natural Sciences, na Índia. “Podíamos ver como o fluxo denso de plasma se comporta muito perto da estrela de nêutrons.”

XRISM Resolve absorption spectrum of BP Crucis — O instrumento Resolve, a bordo do observatório XRISM da NASA-JAXA, capturou este espectro de raios X de alta resolução de BP Crucis. Linhas proeminentes de absorção do ferro (tracejadas) deslocaram-se para energias mais baixas (linhas vermelhas), o que indica tanto a direção quanto a velocidade do gás. As observações indicam que o gás está se movendo em direção ao pulsar a cerca de 540.000 km/h. Os dados e as barras de erro são mostrados em cinza, com um espectro modelo em azul-claro. Os algarismos romanos indicam o estado de ionização dos átomos de ferro (o número de elétrons que eles perderam para produzir cada linha espectral). — Crédito: NASA’s Goddard Space Flight Center, JAXA/NASA, Rahin et al. 2026

Rahin e sua equipe mostram que as linhas de absorção do ferro observadas estão deslocadas para energias mais baixas do que estariam se fossem medidas em laboratório. Esse deslocamento, chamado desvio para o vermelho, indica movimento para longe do observador, o que significa que o gás está fluindo em direção ao pulsar. A magnitude do desvio para o vermelho indica a velocidade do plasma. A análise da equipe indica que o gás se move em direção ao pulsar a velocidades de cerca de 540.000 km/h.

Veja o que os pesquisadores acreditam estar acontecendo: quando o pulsar entra no fluxo, ele acumula gás em um disco espesso, desordenado e turbulento. Esse gás espirala em direção ao pulsar, aquece e emite raios X que alimentam as erupções.

À medida que o pulsar avança pelo fluxo, o disco turbulento se desfaz. Os astrônomos suspeitam que, conforme o pulsar se move mais diretamente para dentro do fluxo, o fluxo deixa de ter o momento angular necessário para manter o disco. Quando o disco se dissipa, o plasma flui diretamente para a estrela de nêutrons. As observações com o XRISM ocorreram perto do fim dessa fase.

Depois, quando o pulsar se aproxima do fim do fluxo, um disco desordenado retorna brevemente, dessa vez girando na direção oposta. Então ele também desaparece quando o pulsar sai do fluxo. Ao todo, o pulsar leva cerca de quatro dias para atravessar o fluxo.

“O sistema BP Crucis é um laboratório ideal para estudar a acreção em pulsares alimentados por vento, e o espectrômetro Resolve, sensível e de alta resolução, é um instrumento ideal para avançar nossa compreensão dos processos envolvidos”, disse Brian Williams, cientista do projeto da missão no NASA Goddard.

Para saber mais sobre a missão XRISM, visite:

https://nasa.gov/xrism

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