Seis novos pulsares isolados de milissegundos descobertos com FAST

Astrônomos chineses, empregando o Radiotelescópio Esférico de Abertura de Quinhentos Metros (FAST), realizaram uma inspeção detalhada de dois aglomerados globulares galácticos próximos: NGC 6517 e NGC 7078. Essa investigação resultou na descoberta de seis novos pulsares de milissegundos isolados (MSPs), conforme detalhado em um artigo publicado em 9 de abril no servidor de pré-impressão arXiv. Pulsares são estrelas de nêutrons altamente magnetizadas e em rotação rápida que emitem feixes de radiação eletromagnética. Os MSPs, em particular, são caracterizados por períodos de rotação inferiores a 30 milissegundos, representando uma classe de objetos astrofísicos de grande interesse para a compreensão da evolução estelar e da física de matéria densa.

As observações que levaram a estas descobertas foram conduzidas no âmbito do FAST Globular Cluster Pulsar Survey (GC-FANS), um programa que já identificou mais de 60 pulsares em 16 aglomerados globulares. Para a análise de NGC 6517, foram utilizados 23 conjuntos de dados de arquivo do FAST, coletados entre junho de 2019 e março de 2024, com durações de 0, 5 a 2, 5 horas por época. Similarmente, 19 conjuntos de dados observacionais para NGC 7078 (também conhecido como M15) foram analisados, abrangendo o período de setembro de 2019 a fevereiro de 2024, com cada época de observação variando entre 0, 5 e 4, 5 horas. A equipe de pesquisa enfatizou a importância dessas campanhas de observação de longo prazo para a acumulação de dados robustos.

Em NGC 6517, a equipe liderada por Dai identificou quatro novos pulsares de milissegundos, que foram designados como NGC 6517S, NGC 6517T, NGC 6517U e NGC 6517V. Essas descobertas representam um avanço significativo na catalogação de objetos compactos neste aglomerado, contribuindo para um entendimento mais completo de sua dinâmica e população estelar. A caracterização desses pulsares isolados é crucial para estudos futuros sobre a formação e evolução de sistemas binários em aglomerados globulares, bem como para testar teorias de relatividade geral.

No aglomerado globular NGC 7078, também conhecido como M15, foram detectados dois novos MSPs, que receberam as denominações M15M e M15N. A identificação desses pulsares adicionais em M15 é particularmente relevante, dado que este aglomerado é um dos mais densos e ricos em pulsares conhecidos. A presença de novos pulsares em M15 oferece oportunidades únicas para investigar fenômenos como a reciclagem de pulsares e a interação dinâmica entre estrelas em ambientes de alta densidade estelar, fornecendo dados valiosos para modelos teóricos.

A viabilidade dessas descobertas foi amplamente atribuída à aplicação de uma técnica avançada de processamento de dados: o empilhamento de espectros de potência de múltiplas observações. Este método inovador permite aumentar eficazmente a relação sinal-ruído de fontes astrofísicas fracas, tornando possível a detecção de pulsares que, de outra forma, permaneceriam indetectáveis. A capacidade de extrair sinais tênues de grandes volumes de dados observacionais é um testemunho da sofisticação das ferramentas analíticas empregadas e da potência do radiotelescópio FAST.

Em termos de impacto, os astrônomos destacam que esta descoberta eleva as populações conhecidas de pulsares em NGC 6517 e NGC 7078 em aproximadamente 27% e 18%, respectivamente. Esse aumento substancial na contagem de pulsares nesses aglomerados globulares não apenas enriquece nosso catálogo de objetos celestes, mas também fornece dados cruciais para aprimorar modelos de formação e evolução de pulsares. A identificação de novos MSPs é fundamental para a compreensão da distribuição de pulsares em aglomerados globulares e para a investigação de processos físicos extremos que ocorrem nesses ambientes.