sábado, 8 de setembro de 2018

Colisão cósmica forja um anel galáctico em raios X

Astrônomos usaram o observatório de raios X Chandra da NASA para descobrir um anel gerado por buraco negro ou estrela de nêutrons em uma galáxia a 300 milhões de anos-luz da Terra.

galáxia AM 0644-771

© Hubble/Chandra (galáxia AM 0644-771)

Este anel, apesar de não exercer poder sobre a Terra, pode ajudar os cientistas a entender melhor o que acontece quando as galáxias colidem umas com as outras em impactos catastróficos.

Nesta nova imagem composta da galáxia AM 0644-741, os raios X do Chandra (roxo) foram combinados com dados ópticos do telescópio espacial Hubble (vermelho, verde e azul). Os dados do Chandra revelam a presença de fontes de raios X muito brilhantes, provavelmente sistemas binários alimentados por um buraco negro de massa estelar ou estrela de nêutrons, em um notável anel. Os resultados são relatados por astrônomos liderados por Anna Wolter, do INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, em Milão, Itália.

De onde veio o anel provocado por buraco negro ou estrela de nêutrons na galáxia AM 0644-741? Os astrônomos pensam que foi criado quando uma galáxia foi atraída por outra galáxia pela força da gravidade. A primeira galáxia gerou ondulações no gás da segunda galáxia, a AM 0644-741, localizada no canto inferior direito. Essas ondulações então produziram um anel de gás em expansão na galáxia AM 0644-741 que desencadeou o nascimento de novas estrelas. A primeira galáxia é possivelmente aquela localizada na parte inferior esquerda da imagem.

A mais massiva dessas estrelas levará uma vida curta, em termos cósmicos,- de milhões de anos. Depois disso, seu combustível nuclear é gasto e as estrelas explodem como supernovas deixando para trás buracos negros com massas tipicamente entre cinco a vinte vezes a do Sol, ou estrelas de nêutrons com uma massa aproximadamente igual à do Sol.

Alguns desses buracos negros ou estrelas de nêutrons têm estrelas companheiras próximas e sugam gás de seu parceiro estelar. Este gás cai em direção ao buraco negro ou estrela de nêutrons, formando um disco giratório como a água circulando num dreno, e se aquece por atrito. Este gás superaquecido produz grandes quantidades de raios X que o Chandra pode detectar.

Enquanto um anel de buraco negro ou estrela de nêutrons é intrigante em si mesmo, há mais na história da galáxia AM 0644-741. Todas as fontes de raios X detectadas no anel da galáxia AM 0644-741 são brilhantes o suficiente para serem classificadas como fontes de raios X ultraluminosas. (ULXs). Esta é uma classe de objetos que produzem centenas a milhares de vezes mais raios X do que a maioria dos sistemas binários "normais" nos quais uma estrela companheira está em órbita em torno de uma estrela de nêutrons ou um buraco negro.

Até recentemente, a maioria dos astrônomos achava que as ULXs geralmente continham buracos negros de massa estelar, com a possível presença em alguns casos de buracos negros de massa intermediária (IMBHs) que contêm mais de cem vezes a massa do Sol. No entanto, esse pensamento foi derrubado quando algumas ULXs em outras galáxias, incluindo M82 e M51, foram encontradas estrelas de nêutrons.

Várias outras explicações, além dos IMBHs, têm sido sugeridas para a intensa emissão de raios X de ULXs. Eles incluem o crescimento anormalmente rápido do buraco negro ou da estrela de nêutrons, ou efeitos geométricos decorrentes do afunilamento de material ao longo das linhas do campo magnético.

A identidade das ULXs individuais na galáxia AM 0644-741 é atualmente desconhecida. Elas podem ser uma mistura de buracos negros e estrelas de nêutrons, e também é possível que sejam todos buracos negros ou todas estrelas de nêutrons.

Nem todas as fontes de raios X da imagem estão localizadas no anel da galáxia AM 0644-741. Uma das fontes é um buraco negro de rápido crescimento localizado bem atrás da galáxia a uma distância de 9,1 bilhões de anos-luz da Terra. Outra fonte intrigante detectada pelo Chandra é um crescente buraco negro supermassivo localizado no centro da galáxia.

No novo estudo, os pesquisadores também usaram observações do Chandra para estudar outras seis galáxias anelares além da galáxia AM 0644-741. Um total de 63 fontes foram detectadas nas sete galáxias, e 50 delas são ULXs. Os autores observam um maior número médio de ULXs por galáxia nestas galáxias anelares do que em outros tipos de galáxias. As galáxias anelares estimularam o interesse dos astrônomos porque são os locais ideais para examinar modelos de como as estrelas duplas se formam e entender a origem das ULXs.

O artigo descrevendo o estudo da galáxia AM 0644-741 e suas galáxias anelares foi publicado no periódico Astrophysical Journal.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

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