Uma nova estrela no horizonte: estagiário descobre pulsar desconhecido

Um estagiário do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA descobriu um milissegundo pulsar no cluster Glimpse-CO1 usando o Very Large Array, destacando o papel dos pulsares como cronometristas celestes e seu potencial na navegação espacial. A pesquisa, envolvendo colaboração com observatórios nacionais, ressalta as contribuições críticas de estagiários estudantes em descobertas científicas de ponta.

O estagiário da Divisão de Sensoriamento Remoto do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA (NRL), Amaris McCarver, junto com uma equipe de astrônomos, descobriu o primeiro pulsar de milissegundos no aglomerado estelar Glimpse-CO1 e publicou recentemente as descobertas em o Revista Astrofísica.

Os pulsares são laboratórios naturais para estudar o comportamento da matéria sob campos gravitacionais e magnéticos extremos — condições difíceis ou impossíveis de replicar na Terra.
Eles também funcionam como cronometristas naturais. A cronometragem precisa dos pulsos observados de uma série de pulsares oferece um meio de detectar ondas gravitacionais propagando-se através da nossa galáxia a partir da fusão de buracos negros supermassivos que resultam de colisões de galáxias. Alguns pulsares são observados como tendo um precisão e estabilidade comparável aos nossos relógios atômicos mais precisos. Esses pulsares têm o potencial de estabelecer uma “estrela celestial GPS“sistema de navegação por satélite no espaço.

Avanço na pesquisa do Pulsar

A equipe de McCarver usou imagens do Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) Low-band Ionosphere and Transient Experiment (VLITE) para procurar novos pulsares em 97 aglomerados estelares.

“Foi emocionante, tão cedo na minha carreira, ver um projeto especulativo dar certo com tanto sucesso”, disse McCarver. Sua nova abordagem de usar imagens VLITE juntamente com imagens de várias pesquisas de rádio em diferentes frequências identificou múltiplos pulsares candidatos, com o candidato mais forte residindo em um sistema conhecido como GLIMPSE-C01.

“Este tipo de descoberta científica só é possível graças à colaboração entre o NRL e o National Radio Astronomy Observatory que permitiu esta capacidade contínua de frequência dupla no VLA”, disse Tracy E. Clarke, Ph.D., astrônoma da Divisão de Sensoriamento Remoto do NRL. “Esta pesquisa destaca como podemos usar medidas de brilho de rádio em diferentes frequências para encontrar novos pulsares de forma eficiente, e que as pesquisas do céu disponíveis combinadas com a montanha de dados do VLITE significam que essas medições estão essencialmente sempre disponíveis. Isso abre a porta para uma nova era de buscas por pulsares altamente dispersos e altamente acelerados.”

Imagem VLITE 340 MHz do GLIMPSE-C01 de 27 de fevereiro de 2021. O feixe limpo é mostrado como uma elipse branca no canto inferior esquerdo e tem dimensões de 5 0 × 4 7 com um ângulo de posição de 52°. A cruz denota a posição central do GLIMPSE-C01. O círculo branco tracejado mostra o raio do núcleo de 36″. A localização do candidato a pulsar é mostrada com um círculo branco sólido. Uma barra de escala indicando um tamanho linear de 0,2 pc (12 5), assumindo uma distância para o GLIMPSE-C01 de 3,3 kpc, é mostrada no canto inferior direito. Crédito: National Radio Astronomy Observatory/NRL/Texas Tech

Identificando um pulsar de milissegundos

A presença de um pulsar de milissegundos, designado GLIMPSE-C01A, foi confirmada por meio do reprocessamento de dados de arquivo do Telescópio Robert C. Byrd Green Bank. Pulsares de milissegundos, como GLIMPSE-C01A, nascem em explosões de supernovas e são girados consumindo material de uma estrela companheira.

“Pulsares de milissegundos, ou MSP, oferecem um método promissor para navegação autônoma de espaçonaves da órbita baixa da Terra para o espaço interestelar, independente do contato com o solo e da disponibilidade do GPS”, disse Emil Polisensky, Ph.D., astrônomo da Divisão de Sensoriamento Remoto do NRL. “A confirmação de um novo MSP identificado por Amaris destaca o potencial empolgante para descoberta com os dados VLITE do NRL e o papel fundamental que os estagiários desempenham em pesquisas de ponta.”

Aspirações futuras e apoio institucional

McCarver recebeu o Prêmio de Pesquisa Robert S. Hyer da Seção do Texas da American Physical Society (APS). O prêmio de “Excelência em Pesquisa” foi entregue a ela durante a reunião da APS do Texas em outubro por sua pesquisa de verão sobre pulsares de milissegundos, realizada como parte do Naval Research Enterprise Internship Program (NREIP).

McCarver foi um dos 16 estagiários do verão de 2023 no Radio, Infrared, Optical Sensors Branch na NRL DC que participou de estágios por meio do Science Engineering Apprenticeship Program e NREIP, Historically Black College and University/Minority Institution High Performance Computing Internship Program e do US Naval Academy Midshipmen Internship Program. Ela se formará em Física e Astronomia e planeja prosseguir sua educação de pós-graduação em astronomia.

Agenda de Pesquisa da NRL

A Divisão de Sensoriamento Remoto da NRL conduz um programa de pesquisa básica, ciência e aplicações visando o desenvolvimento de novos conceitos para sensores e sistemas de imagens para objetos e alvos na Terra, no ambiente próximo à Terra e no espaço profundo. A pesquisa, tanto teórica quanto experimental, lida com a descoberta e compreensão dos princípios e mecanismos físicos básicos que dão origem à emissão de alvo e de fundo, e à absorção e emissão pelo meio interveniente.

A pesquisa inclui experimentos teóricos, laboratoriais e de campo que levam a sistemas terrestres, aéreos ou espaciais para uso em áreas como sensoriamento remoto, astrometria, astrofísica, vigilância, guerra antissubmarina não acústica e sistemas de suporte meteorológico aprimorados para a Marinha operacional.

Referência: “Uma busca VLITE por pulsares de milissegundos em aglomerados globulares: descoberta de um pulsar em GLIMPSE-C01” por Amaris V. McCarver, Thomas J. Maccarone, Scott M. Ransom, Tracy E. Clarke, Simona Giacintucci, Wendy M. Peters, Emil Polisensky, Kristina Nyland, Tasha Gautam, Paulo CC Freire e Blagoy Rangelov, 27 de junho de 2024, O Jornal Astrofísico.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad4461