Telescópio LOFAR promete torrente de novas descobertas

Astrônomos puderam observar a luz emitida por seis pulsares e obtiveram uma visão sem precedentes de como eles brilham.

taniager

23 Abril 2010 | 13h28

Detecção simultânea de pulsos do pulsar PSR B1133+16 em quatro bandas largas espaçadas. Esta captação foi possível ao serem utilizados os telescópios Effelsberg de comprimento de onda de 3,5 cm, o Lovell de 21 cm e as antenas de banda alta (HBAs) e de banda baixa (LBAs) do LOFAR de comprimentos de ondas de 170 cm e 430 cm, respectivamente.O formato da emissão em pulsos do pulsar mapeia a dispersão das linhas de campo magnético acima dos pólos magnéticos do pulsar. Crédito: Aris Karastergiou, Universidade de Oxford.

Detecção simultânea de pulsos do pulsar PSR B1133+16 em quatro bandas largas espaçadas. Esta captação foi possível ao serem utilizados os telescópios Effelsberg de comprimento de onda de 3,5 cm, o Lovell de 21 cm e as antenas de banda alta (HBAs) e de banda baixa (LBAs) do LOFAR de comprimentos de ondas de 170 cm e 430 cm, respectivamente.O formato da emissão em pulsos do pulsar mapeia a dispersão das linhas de campo magnético acima dos pólos magnéticos do pulsar. Crédito: Aris Karastergiou, Universidade de Oxford.

Astrônomos estão exultantes com a possibilidade de poder compreender o mecanismo que gera os intensos feixes de luz de pulsares graças a um arranjo de telescópios gigantes com o telescópio LOFAR. Observando a luz emitida por seis pulsares em comprimentos de ondas de rádio variando entre 3,5 a 7 metros – um fator de diferença de 200 – os astrônomos obtiveram, nesta semana, uma visão sem precedentes de como os pulsares brilham.

A cobertura de comprimento de onda é um recorde mundial que se deve a uma equipe internacional, incluindo cientistas do Max Planck Institute for Radio Astronomy, e ao arranjo feito com o novo telescópio europeu LOFAR, em combinação com dois dos maiores telescópios de ondas de rádio do mundo, o telescópio Effelsberg de 100 metros na Alemanha e o telescópio Lovell de 76 metros no Reino Unido.

O que são os pulsares?

Os pulsares são estrelas de nêutrons de rotação rápida, que medem cerca de 20 quilômetros de diâmetro e mesmo assim são mais massivos que o Sol. Eles produzem feixes de luz de ondas de radio emitidas de seus pólos magnéticos, que são observáveis em uma ampla gama de comprimentos de onda. Nos últimos 40 anos os astrônomos têm estudado os pulsares e foram chegando mais perto da compreensão do mecanismo que gera esses feixes intensos. Os astrônomos supõem que a emissão vista em diferentes comprimentos de onda emerge de diferentes alturas acima da superfície altamente magnetizada do pulsar. A emissão vista em um comprimento de onda de rádio particular, portanto, fornece uma fatia através da “magnetosfera” – atmosfera magnetizada – em torno do pulsar.  

Os astrônomos acreditam que a emissão do pulsar em diferentes comprimentos de onda de rádio pode ser criada em diferentes alturas acima dos pólos magnéticos da estrela. As linhas de campo magnético que aceleram as partículas se estendem separadamente como se elas se movessem mais e mais longe da superfície do pulsar. O suporte experimental para esta hipótese é a observação de que os pulsos de alguns pulsares se distenderam em comprimentos de onda longas (veja figura). A forma da emissão pulsante do pulsar é vista evoluindo drasticamente em função do comprimento de onda e mapeia a distribuição de linhas de campo magnético acima dos pólos magnéticos do pulsar.

Abordagem mais ampla com arranjo de telescópios

Com apenas um único telescópio, um pulsar só pode ser observado em um intervalo relativamente estreito de comprimentos de onda em um dado momento. Ao combinar os dois grandes telescópios tradicionais Effelsberg e Lovell – que observam os comprimentos de ondas de centímetros – com a geração seguinte de telescópios LOFAR – que proporciona a observação dos comprimentos de ondas de metros – os astrônomos puderam verificar um conjunto de seis pulsares, cada um deles simultaneamente em um intervalo de cerca de oito oitavas. “Para efeito de comparação, considere que observamos esses pulsares simultaneamente durante um intervalo equivalente a todos os tons gerados por um piano”, diz Jason Hessels do Instituto holandês ASTRON de Radio Astronomia. “Ao observar simultaneamente estes pulsares em uma gama tão ampla de comprimentos de onda, nós podemos fazer muitos instantâneos da aparência das emissões do pulsar em uma gama de alturas acima dos pólos magnéticos da estrela”, acrescenta.

O arranjo com o novo telescópio LOFAR

A chave para essas observações foi o novo telescópio LOFAR, que tem um conjunto de centenas de antenas de radio em estações centralizadas próximas a Exloo, nos Países Baixos, e que se espalharam a partir deste ponto às distâncias de centenas de quilômetros para os países vizinhos, tais como França, Alemanha, Suécia e Reino Unido. Os dados coletados em todas as estações são juntados para análise via uma rede de comunicação de dados de alta velocidade no supercomputador BlueGene/P e poderosos computadores  conectados entre si no Centro Tecnológico de Informação  da Universidade de Groningen. O LOFAR é operado nos Países Baixos. Ele está sendo ajustado para observações científicas de escala total, e os astrônomos já estão ansiosos para realizar as medições de alta qualidade mesmo em fase de teste.

A meta inicial da equipe é a de melhorar o entendimento de como os pulsares pulsam. Contudo, ainda há muito que aprender estudando os pulsares em si. “Não apenas tais observações nos dão um fantástico meio para compreender as emissões dos pulsares, mas elas também são a prova poderosa do gás interestelar que está entre nós e o pulsar”, diz Ben Stappers da Universidade de Manchester.

O telescópio LOFAR, que abrange mais de mil quilômetros na Europa, será completado no ano que vem. Ele será o telescópio mais poderoso da Terra para observação do Universo com o maior alcance possível de ondas de rádio visíveis da superfície da Terra: 1-30 metros. É esperado que ele produza uma torrente de novas descobertas científicas excitantes.

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