Pela primeira vez, cientistas usaram o IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) da NASA para medir diretamente os campos magnéticos do PSR J1101−6101, um pulsar localizado no que é frequentemente chamado de Nebulosa do Farol. Os resultados trazem novas percepções sobre a estrutura de alguns dos objetos mais extremos do cosmos, enquanto a NASA continua a explorar os segredos de como o universo funciona. Um artigo descrevendo os resultados foi publicado na quinta-feira no Astrophysical Journal.
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Um pulsar é um tipo de estrela de nêutrons com um campo magnético intenso que gira incrivelmente rápido. O pulsar no centro da Nebulosa do Farol está girando 16 vezes por segundo.
Estrelas de nêutrons são os restos dos núcleos de estrelas massivas, formados no fim de seus ciclos de vida, que possuem mais massa do que o Sol. Elas são comprimidas até o tamanho de uma cidade, tornando-se laboratórios naturais para estudar física extrema.
Polarização é uma propriedade da luz que descreve a direção das vibrações do seu campo elétrico. O grau de polarização é uma medida de quão alinhadas essas vibrações estão entre si.
Em junho de 2025, o IXPE passou quase 18 dias focado na Nebulosa do Farol.
Astrônomos estudaram dois prolongamentos estreitos de raios X que se estendem a partir do pulsar para entender melhor como elétrons a quase a velocidade da luz interagem com esse sistema energético. O prolongamento mais longo é conhecido como “filament” e o mais curto como “trail”.
Quando partículas de alta energia provenientes do pulsar colidem com o gás do espaço interestelar, elas formam uma onda de choque em arco, como a onda em arco criada na frente de um barco em alta velocidade. A maior parte das partículas fica aprisionada atrás dessa onda de choque em arco, formando o trail turbulento atrás do pulsar.
Pesquisadores suspeitam desde 2008 que as partículas de mais alta energia escapam por essa onda de choque em arco para o espaço interestelar, escoando ao longo das linhas do campo magnético da galáxia para criar o filament longo e fino da nebulosa.
“Queríamos testar essa teoria”, disse Jack Dinsmore, estudante de graduação da Stanford University, que liderou o estudo. “O ‘arma fumegante’ viria ao medir a polarização da luz, que indica a direção do campo magnético. Se o campo magnético aponta ao longo do filament, isso confirma que as partículas do filament estão fluindo ao longo do campo.”
Um desafio dessas medições é que a Nebulosa do Farol é relativamente fraca. Para contornar isso, cientistas do IXPE desenvolveram métodos avançados de análise que usam cada pedaço de dados, evitando etapas simplificadoras que poderiam limitar a informação. Com essas novas ferramentas e as novas observações da Nebulosa do Farol, a equipe científica conseguiu medir a polarização do filament. Essas técnicas também forneceram uma medida de polarização do trail e do sinal de emissão do pulsar.
A análise deles confirmou, com mais de 99% de confiança, que o campo magnético de fato se alinha com o fluxo das partículas.
Embora a direção paralela confirme modelos para o movimento das partículas, o grau de polarização foi alto o suficiente para levantar novas questões.
“Muitos dos modelos para filaments assumem forte turbulência magnética”, disse Roger Romani, professor da Stanford University e coautor deste artigo. “O alto grau de polarização que medimos indica menor turbulência do que esses modelos exigem.”
As observações do IXPE também mostraram que o campo magnético responsável pela emissão em raios X precisava ser paralelo ao trail. No entanto, os autores reuniram observações em frequências de rádio que mostram um campo magnético apontando quase exatamente perpendicular.
“A divergência marcante nas orientações do campo magnético observada entre os comprimentos de onda de rádio e de raios X fornece evidência convincente de que esses objetos têm uma natureza altamente estruturada”, disse Niccolò Bucciantini, do Italian National Institute for Astrophysics, e coautor do estudo. “Isso marca a primeira indicação clara de que partículas de energias diferentes ocupam regiões distintas dentro do sistema, sugerindo a presença de múltiplos mecanismos de aceleração — e potencialmente muito diferentes — atuando.”
A missão IXPE, que continua a fornecer dados sem precedentes que permitem descobertas revolucionárias sobre objetos celestes em todo o universo, é uma missão conjunta da NASA e da Italian Space Agency, com parceiros e colaboradores científicos em 12 países. Ela é liderada pelo Marshall Space Flight Center da NASA, em Huntsville, Alabama, e a BAE Systems, Inc. gerencia as operações da nave espacial em conjunto com o Laboratory for Atmospheric and Space Physics da University of Colorado, em Boulder.
Saiba mais sobre a missão contínua do IXPE aqui:
https://www.nasa.gov/ixpe