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Esta imagem de luz visível da galáxia do Fireworks (NGC 6946) vem do Digital Sky Survey e é coberta por dados do observatório NuSTAR da NASA (em azul e verde). Crédito: NASA / JPL-Caltech
Pops de azul e verde brilhante nesta imagem da galáxia do Fireworks (NGC 6946) mostram a localização de fontes extremamente brilhantes de luz de raios-X capturadas pelo observatório espacial NuSTAR da NASA. Geradas por alguns dos processos mais energéticos do universo, essas fontes de raios-X são raras em comparação com as muitas fontes de luz visíveis na imagem de fundo. Um novo estudo, publicado no Astrophysical Journal , oferece algumas explicações possíveis para o surgimento surpresa da fonte verde perto do centro da galáxia, que apareceu e desapareceu em questão de semanas.
O objetivo principal das observações do NuSTAR era estudar a supernova - a explosão de uma estrela muito mais massiva que o nosso Sol - que aparece como um ponto azul-esverdeado brilhante no canto superior direito. Esses eventos violentos podem brevemente produzir luz visível suficiente para ofuscar galáxias inteiras que consistem em bilhões de estrelas. Eles também geram muitos dos elementos químicos em nosso universo que são mais pesados que o ferro.
A bolha verde perto do fundo da galáxia não era visível durante a primeira observação do NuSTAR, mas estava brilhando forte no início de uma segunda observação 10 dias depois. O Observatório de Raios-X Chandra da NASA observou mais tarde que a fonte - conhecida como fonte de raios-X ultraluminosa, ou ULX - desapareceu tão rapidamente. O objeto já foi nomeado ULX-4 porque é o quarto ULX identificado nesta galáxia. Nenhuma luz visível foi detectada com a fonte de raios-X, um fato que provavelmente exclui a possibilidade de ser também uma supernova.
"Dez dias são um período muito curto para que um objeto tão brilhante apareça", disse Hannah Earnshaw, pesquisadora de pós-doutorado da Caltech em Pasadena, Califórnia, e principal autora do novo estudo. "Normalmente, com o NuSTAR, observamos mudanças mais graduais ao longo do tempo, e muitas vezes não observamos uma fonte várias vezes em rápida sucessão. Nesse caso, tivemos a sorte de perceber uma mudança de fonte com extrema rapidez, o que é muito emocionante".
Possível buraco negro
O novo estudo explora a possibilidade de a luz vir de um buraco negro que consome outro objeto, como uma estrela. Se um objeto se aproximar demais de um buraco negro, a gravidade pode separá-lo, colocando os detritos em uma órbita próxima ao redor do buraco negro. O material na borda interna desse disco recém-formado começa a se mover tão rápido que aquece até milhões de graus e irradia raios-X. (A superfície do Sol, em comparação, é de cerca de 10.000 graus Fahrenheit, ou 5.500 graus Celsius.)
A maioria dos ULXs geralmente tem vida longa porque são criados por um objeto denso, como um buraco negro, que "se alimenta" da estrela por um longo período de tempo. Fontes de raios-X de vida curta ou "transitórias", como ULX-4, são muito mais raras; portanto, um único evento dramático - como um buraco negro que destrói rapidamente uma pequena estrela - pode explicar a observação.
No entanto, o ULX-4 pode não ser um evento pontual, e os autores do artigo exploraram outras explicações em potencial para esse objeto. Uma possibilidade: a fonte do ULX-4 poderia ser uma estrela de nêutrons. Estrelas de nêutrons são objetos extremamente densos formados a partir da explosão de uma estrela que não era massiva o suficiente para formar um buraco negro. Com aproximadamente a mesma massa do nosso Sol, mas compactada em um objeto do tamanho de uma cidade grande, as estrelas de nêutrons podem, como buracos negros, atrair material e criar um disco de detritos que se move rapidamente. Isso também pode gerar fontes de raios X ultraluminosos de alimentação lenta, embora a luz seja produzida por processos ligeiramente diferentes dos ULXs criados por buracos negros.
Estrelas de nêutrons geram campos magnéticos tão fortes que podem criar "colunas" que canalizam o material para a superfície, gerando poderosos raios X no processo. Mas se a estrela de nêutrons gira especialmente rápido, esses campos magnéticos podem criar uma barreira, impossibilitando o material de alcançar a superfície da estrela.
"Seria como tentar pular em um carrossel que gira a milhares de quilômetros por hora", disse Earnshaw.
O efeito de barreira impediria que a estrela fosse uma fonte brilhante de raios-X, exceto nos momentos em que a barreira magnética pudesse oscilar brevemente, permitindo que o material deslizasse e caísse na superfície da estrela de nêutrons. Essa poderia ser outra explicação possível para o aparecimento e desaparecimento repentinos de ULX-4. Se a mesma fonte surgisse novamente, poderia apoiar esta hipótese.
"Este resultado é um passo para entender alguns dos casos mais raros e extremos em que a matéria se acumula em buracos negros ou estrelas de nêutrons ", disse Earnshaw.
Mais informações: Hannah P. Earnshaw et al. Um exame de banda larga dos ULXs antigos e novos do NGC 6946, The Astrophysical Journal (2019). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ab20cd
Informações da revista: Astrophysical Journal
Fornecido por Jet Propulsion Laboratory
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Hélio R.M. Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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