Objetos cósmicos exóticos, conhecidos como fontes ultraluminosas de raios X, produzem cerca de 10 milhões de vezes mais energia do que o Sol.
© NASA / JPL-Caltech (ilustração de uma fonte ultraluminosa de raios X)
Na verdade, são tão radiantes que parecem ultrapassar um limite físico chamado limite de Eddington, que coloca uma restrição no brilho que um objeto pode ter com base na sua massa. Estas Ultra-luminous X-ray sources (ULXs) excedem regularmente este limite em 100 a 500 vezes, deixando os cientistas perplexos.
Num estudo recente, os pesquisadores relatam uma primeira medição de uma ULX feita com o NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA. A descoberta confirma que estes emissores de luz são tão brilhantes como parecem e que quebram o limite de Eddington.
Uma hipótese sugere que este brilho avassalador é devido aos fortes campos magnéticos da ULX. Mas os cientistas só podem testar esta ideia através de observações: até bilhões de vezes mais poderosos do que os ímãs mais fortes alguma vez construídos na Terra, os campos magnéticos das ULXs não podem ser reproduzidos num laboratório. Os fótons exercem um pequeno empurrão sobre objetos que encontram. Se um objeto cósmico como uma ULX emitir luz suficiente por determinada área, o empurrão dos fótons pode ser superior à atração da gravidade do objeto. Quando isto acontece, um objeto atingiu o limite de Eddington e a luz do objeto, teoricamente, empurrará para longe qualquer gás ou outro material que caia na sua direção.
Esta mudança é importante, porque o material que cai sobre uma ULX é a fonte do seu brilho. Isto é algo que os cientistas observam frequentemente em buracos negros: quando a sua forte gravidade atrai gás e poeira, estes materiais podem aquecer e irradiar luz. Os cientistas costumavam pensar que as ULX deviam ser buracos negros rodeados por grandes quantidades de gás brilhante. Mas, em 2014, os dados do NuSTAR revelaram que uma ULX com o nome de M82 X-2 é, na realidade, um objeto menos massivo chamado de estrela de nêutrons. Tal como os buracos negros, as estrelas de nêutrons formam-se quando uma estrela morre e colapsa, compactando mais do que a massa do nosso Sol numa área não muito maior do que uma cidade média. Esta densidade incrível também cria uma atração gravitacional, à superfície da estrela de nêutrons, cerca de 100 trilhões de vezes mais forte do que a atração gravitacional à superfície da Terra.
O gás e outros materiais atraídos por esta gravidade são acelerados até milhões de quilômetros por hora, liberando tremendas quantidades de energia quando atingem a superfície da estrela de nêutrons (um marshmallow deixado cair sobre a superfície de uma estrela de nêutrons a atingiria com a energia de cem mil bombas de hidrogênio). Isto produz os raios X altamente energéticos que o NuSTAR detecta.
O estudo recente visou a mesma ULX no núcleo da descoberta de 2014 e descobriu que, tal como um parasita cósmico, M82 X-2 está roubando cerca de 9x0²¹ de toneladas de material, por ano, de uma estrela vizinha, o equivalente a 1,5 vezes a massa da Terra. Sabendo a quantidade de material que atinge a superfície da estrela de nêutrons, os cientistas podem estimar quão brilhante deve ser a ULX e os seus cálculos coincidem com medições independentes da sua luminosidade.
O trabalho confirmou que M82 X-2 excede o limite de Eddington. Se os cientistas conseguirem confirmar o brilho de mais ULXs, podem colocar de lado uma hipótese persistente que explicaria o brilho aparente destes objetos sem que as ULXs tivessem de exceder o limite de Eddington. Esta hipótese, com base em observações de outros objetos cósmicos, postula que ventos fortes formam um cone oco em torno da fonte de luz, concentrando a maior parte da emissão num só sentido. Se apontado diretamente para a Terra, o cone poderia criar uma espécie de ilusão ótica, fazendo-o aparecer [falsamente] como se a ULX estivesse excedendo o limite de luminosidade. Mesmo que este seja o caso para algumas ULXs, uma hipótese alternativa apoiada pelo novo estudo sugere que fortes campos magnéticos distorcem os átomos aproximadamente esféricos em formas alongadas. Isto reduziria a capacidade dos fotões em afastar átomos, acabando por aumentar o brilho máximo possível de um objeto.
Estas observações permitem-nos ver os efeitos destes campos magnéticos incrivelmente fortes que nunca poderíamos reproduzir na Terra com a tecnologia atual, temos de esperar que o Universo nos mostre os seus segredos.
Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.
Fonte: Jet Propulsion Laboratory
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