3905: Raios-X de estrela recém-nascida fornecem pistas dos primeiros dias do nosso Sol

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Ilustração de artista de HOPS 383.
Crédito: raios-X NASA/CXC/Universidade de Aix-Marseille/N. Grosso et al.; ilustração – NASA/CXC/M. Weiss

Ao detectar um surto de raios-X de uma estrela muito jovem com o Observatório de raios-X Chandra da NASA, investigadores redefiniram a linha temporal de quando estrelas como o Sol começam a libertar radiação altamente energética para o espaço. Isto é significativo porque pode ajudar a responder a algumas perguntas sobre os primeiros dias do nosso Sol e também sobre o Sistema Solar de hoje.

A ilustração de artista mostra o objecto onde os astrónomos descobriram o surto de raios-X. HOPS 383 é chamada uma “proto-estrela” jovem porque está na fase inicial da evolução estelar que ocorre logo após o início do colapso de uma grande nuvem de gás e poeira. Uma vez amadurecida, HOPS 383, localizada a cerca de 1400 anos-luz da Terra, terá uma massa equivalente a mais ou menos metade da massa do Sol.

A ilustração mostra HOPS 383 rodeada por um casulo de material com a forma de um donut (castanho escuro) – contendo cerca de metade da massa da proto-estrela – que está a cair em direcção à estrela central. Grande parte da luz da estrela bebé em HOPS 383 é incapaz de perfurar este casulo, mas os raios-X do surto (azul) são poderosos o suficiente para o fazer. A radiação infravermelha emitida por HOPS 383 é espalhada pelo interior do casulo (branco e amarelo). Uma versão da ilustração com uma região do casulo recortada mostra o surto brilhante de raios-X de HOPS 383 e um disco de material caindo em direcção à proto-estrela.

As observações do Chandra, em Dezembro de 2017, revelaram o surto de raios-X, que durou cerca de 3 horas e 20 minutos. A explosão pode ser vista na caixa de inserção da imagem. O rápido aumento e a lenta diminuição da quantidade de raios-X são semelhantes ao comportamento dos raios-X de estrelas jovens mais evoluídas que HOPS 383. Não foram detectados raios-X oriundos da proto-estrela fora deste período, o que implica que durante essas vezes HOPS 383 era pelo menos dez vezes mais fraca, em média, do que o surto no seu máximo. Também é 2000 vezes mais potente do que o surto de raios-X mais brilhante observado no Sol, uma estrela de meia-idade com massa relativamente baixa.

À medida que o material do casulo cai para dentro em direcção ao disco, há também um êxodo de gás e poeira. Este fluxo exterior remove momento angular do sistema, permitindo que o material caia do disco para a jovem proto-estrela em crescimento. Os astrónomos viram um fluxo deste tipo em HOPS 383 e pensam que os poderosos surtos de raios-X como o observado pelo Chandra podem retirar electrões dos átomos. Isto pode ser importante para direccionar o fluxo por forças magnéticas.

Além disso, quando a estrela expeliu raios-X, provavelmente também teria impulsionado fluxos energéticos de partículas que colidiram com grãos de poeira localizados na orla interna do disco de material que gira em torno da proto-estrela. Supondo que algo semelhante aconteceu no nosso Sol, as reacções nucleares provocadas por esta colisão podem explicar as abundâncias invulgares de elementos em certos tipos de meteoritos encontrados na Terra.

Não foi detectado nenhum outro surto em HOPS 383 ao longo de três observações com o Chandra, totalizando um tempo de exposição pouco inferior a um dia. Os astrónomos vão precisar de observações de raios-X mais longas para determinar a frequência de tais explosões durante esta fase inicial de desenvolvimento de estrelas como o nosso Sol.

Astronomia On-line
23 de Junho de 2020

 

spacenews

 

3794: Cientistas capturaram em vídeo explosão de um enorme buraco negro

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

 

 

Este vídeo teve de ser obtido através de uma captura de écran dado que não existiu endereço url para inserir.

Uma equipa de astrónomos capturou o momento exacto em que um buraco negro lança material quente para o Espaço à velocidade da luz.

O telescópio espacial de raios-X Chandra captou a explosão de um buraco negro. O corpo celeste cuspiu material incandescente para o Espaço e a sua forte gravidade arrastou a sua estrela companheira para um disco emissor de raios-X ao seu redor.

No vídeo captado pelos cientistas da NASA, parte do gás quente no disco cruza o “horizonte de eventos” – o ponto de não retorno -, e é consumida pelo buraco negro. A outra parte do gás é ejectada desde o seu interior em direcções opostas, ao longo das linhas do campo magnético.

De acordo com a equipa, os jactos estão a desacelerar à medida que se afastam do buraco negro. A maior parte da energia dos jactos não é convertida em radiação, mas sim libertada quando as partículas interagem com o material circundante. Estas interacções podem ser a causa da desaceleração dos jactos.

Segundo a Sputnik, as novas imagens do comportamento deste buraco negro são baseadas em quatro observações obtidas com o Chandra em Novembro de 2018 e Fevereiro, maio e Junho de 2019.O artigo científico com os resultados foi publicado recentemente no The Astrophysical Journal Letters.

Os astrónomos estimam que a massa ejectada do buraco negro corresponda a cerca de 500 milhões de vezes a massa do Empire State Building, um arranha-céus de 102 andares no centro de Manhattan, em Nova Iorque.

Até hoje, só foram observados em raios-X dois outros exemplos deste tipo de ejecções de alta velocidade a partir de buracos negros de massa estelar.

O buraco negro e sua a estrela companheira formam um sistema chamado MAXI J1820+070, localizado a cerca de 10.000 anos-luz da Terra. A massa do buraco negro é cerca de oito vezes a do Sol, enquanto que a estrela tem quase metade da massa da nossa estrela.

ZAP //

Por ZAP
5 Junho, 2020

 

spacenews

 

MAXI J1820+070: surto de buraco negro “apanhado” em vídeo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Imagem no visível e no infravermelho, de campo largo, em torno da posição de MAXI J1820+070 no céu (assinalado pela cruz).
Crédito: raios-X – NASA/CXC/Universidade de Paris/M. Espinasse et al.; ótico/IR: PanSTARRS

Os astrónomos encontraram um buraco negro a lançar material quente para o espaço quase à velocidade da luz. Este surto foi capturado numa nova animação do Observatório de raios-X Chandra da NASA.

O buraco negro e a sua estrela companheira compõem o sistema chamado MAXI J1820+070, localizado na nossa Galáxia a cerca de 10.000 anos-luz da Terra. O buraco negro no sistema MAXI J1820+070 tem uma massa de aproximadamente 8 vezes a do Sol, identificando-o como um buraco negro de massa estelar, formado pela destruição de uma estrela massiva (isto em contraste com os buracos negros super-massivos que contêm milhões ou milhares de milhões de vezes a massa do Sol).

A estrela companheira que orbita o buraco negro tem cerca de metade da massa do Sol. A forte gravidade do buraco negro puxa material da estrela companheira para um disco que emite raios-X situado em torno de si próprio.

Enquanto parte do gás quente no disco cruza o “horizonte de eventos” (o ponto de não retorno) e cai no buraco negro, parte é expelida para longe do buraco negro num par de feixes curtos de material, ou jactos. Estes jactos estão apontados em direcções opostas, lançados de fora do horizonte de eventos ao longo das linhas do campo magnético. As novas imagens do comportamento deste buraco negro são baseadas em quatro observações obtidas com o Chandra em Novembro de 2018 e Fevereiro, Maio e Junho de 2019, e foram relatadas num artigo liderado por Mathilde Espinasse da Universidade de Paris.

O painel principal da imagem acima é uma imagem óptica e infravermelha de campo largo da Via Láctea pelo telescópio óptico PanSTARRS no Hawaii, com a posição de MAXI J1820+070 acima do plano da Galáxia assinalada por uma cruz. A inserção mostra uma animação que percorre as quatro observações do Chandra, em que o “dia 0” corresponde à primeira observação de 13 de Novembro de 2018, cerca de quatro meses depois do lançamento do jacto. MAXI J1820+070 é a brilhante fonte de raios-X no meio da imagem e as fontes de raios-X podem ser vistas a afastarem-se do buraco negro em jactos para norte e sul. MAXI J1820+070 é uma fonte pontual de raios-X, embora pareça ser muito maior do que um ponto porque é bastante mais brilhante do que as fontes de jacto. O jacto sul é demasiado fraco para ser detectado nas observações de maio e Junho de 2019.

Qual é a velocidade a que os jactos de material se afastam do buraco negro? Do ponto de vista da Terra, parece que o jacto norte está a mover-se a 60% da velocidade da luz, enquanto o jacto sul está a viajar a 160% da velocidade luz, o que parece impossível!

Este é um exemplo de movimento superluminal, um fenómeno que ocorre quando algo viaja na nossa direcção perto da velocidade da luz, ao longo de uma direção próxima da nossa linha de visão. Isto significa que o objecto viaja quase tão depressa na nossa direcção quanto a luz que gera, dando a ilusão de que o movimento do jacto é mais rápido do que a velocidade da luz. No caso de MAXI J1820+070, o jacto sul está a apontar na nossa direcção e o jacto norte está a apontar para longe de nós, de modo que o jacto sul parece estar a mover-se mais depressa do que o jacto norte. A velocidade real das partículas nos dois jactos é superior a 80% da velocidade da luz.

Apenas dois outros exemplos de expulsões de alta velocidade foram observados em raios-X oriundos de buracos negros de massa estelar.

MAXI J1820+070 também foi observado no rádio por uma equipa liderada por Joe Bright, da Universidade de Oxford, que havia relatado anteriormente a detecção de movimento superluminal de fontes compactas baseado em apenas dados de rádio que se estendiam desde o lançamento dos jactos no dia 7 de Julho de 2018, até ao final de 2018.

Dado que as observações do Chandra aproximadamente duplicaram o tempo de acompanhamento dos jactos, uma análise combinada dos dados de rádio e dos novos dados do Chandra, por Espinasse e pela sua equipa, forneceu mais informações. Isto inclui evidências de que os jactos estão a desacelerar à medida que se afastam do buraco negro.

A maior parte da energia nos jactos não é convertida em radiação, mas é libertada quando as partículas nos jactos interagem com o material circundante. Estas interacções podem ser a causa da desaceleração dos jactos. Quando os jactos colidem com o material circundante no espaço interestelar, ocorrem ondas de choque – semelhantes às explosões sónicas provocadas por aeronaves supersónicas. Este processo gera energias maiores que as do LHC (Large Hadron Collider).

Os investigadores estimam que cerca de 200 mil biliões de quilogramas de material tenham sido expelidos pelo buraco negro nestes dois jactos lançados em Julho de 2018. Esta quantidade de massa é comparável à que podia ficar acumulada no disco em torno do buraco negro no espaço de algumas horas, e é equivalente a cerca de mil Cometas Halley.

Os estudos de MAXI J1820+070 e sistemas similares prometem ensinar-nos mais sobre os jactos produzidos por buracos negros de massa estelar e como libertam a sua energia quando interagem com o ambiente.

As observações rádio realizadas com o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) e com o MeerKAT também foram usadas para estudar os jactos de MAXI J1820+070.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição mais recente da revista The Astrophysical Journal Letters e está disponível online.

Astronomia On-line
2 de Junho de 2020

 

spacenews

 

3689: Uma ponte dobrada entre dois enxames de galáxias

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Composição de imagens do sistema Abell 2384, que compreende dois enxames de galáxias localizadas a 1,2 mil milhões de anos-luz da Terra.
Crédito: raios-X – NASA/CXC/SAO/V.Parekh, et al. & ESA/XMM; rádio: NCRA/GMRT

Um novo estudo, baseado em dados dos observatórios de raios-X XMM-Newton da ESA e Chandra da NASA, lança uma nova luz sobre uma ponte de gás quente com três milhões de anos-luz que liga dois enxames de galáxias, cuja forma está a ser dobrada pela poderosa actividade de um buraco negro super-massivo próximo.

Os aglomerados de galáxias são os maiores objectos do Universo, mantidos juntos pela gravidade. Contêm centenas ou milhares de galáxias, grandes quantidades de gás de vários milhões de graus que brilham intensamente em raios-X e enormes reservatórios de matéria escura invisível.

O sistema retratado nestas imagens, denominado Abell 2384, está localizado a 1,2 mil milhões de anos-luz da Terra e compreende uma massa total de mais de 260 biliões de vezes a massa do Sol. Neste caso, os dois enxames galácticos colidiram e passaram um pelo outro, libertando uma inundação de gás quente de cada aglomerado que formava uma ponte incomum entre os dois objectos.

A visualização de raios-X do XMM-Newton e do Chandra é mostrada em azul, juntamente com observações em ondas de rádio realizadas com o GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope) na Índia (mostradas a vermelho) e dados ópticos do DSS (Digitized Sky Survey; mostrada a amarelo). A nova visão de vários comprimentos de onda revela os efeitos de um jacto a disparar para longe de um buraco negro super-massivo no centro de uma galáxia num dos aglomerados.

O jacto é tão poderoso que está a dobrar a forma da ponte de gás, que tem uma massa equivalente a cerca de seis biliões de sóis. No local da colisão, onde o jacto está a empurrar o gás quente na ponte, os astrónomos encontraram evidências de uma frente de choque, semelhante a uma explosão sónica de uma aeronave supersónica, que pode manter o gás quente e impedir que arrefeça para formar novas estrelas.

Objectos como Abell 2384 são importantes para os astrónomos entenderem o crescimento de aglomerados de galáxias.

Simulações em computador indicam que, após tal colisão, os aglomerados de galáxias oscilam como um pêndulo e passam um pelo outro várias vezes antes de se fundirem para formar um aglomerado maior. Com base nestas simulações, os astrónomos pensam que os dois grupos neste sistema acabarão por se fundir.

O estudo que descreve este trabalho, liderado por Viral Parekh, do Observatório de Radioastronomia da África do Sul e Universidade de Rhodes, na África do Sul, foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society em Janeiro.

Astronomia On-line
15 de Maio de 2020

 

spacenews

 

3554: Expansão do Universo pode não ser uniforme

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Um mapa que mostra o ritmo de expansão do Universo em diferentes direcções do céu com base em dados do XMM-Newton da ESA, do Chandra da NASA e dos observatórios de raios-X ROSAT liderados pela Alemanha.
O mapa mostra todo o céu no sistema de coordenadas galáctico, com o centro da nossa própria Galáxia, a Via Láctea, localizado no centro do mapa, e o plano da galáxia – onde residem a maior parte das estrelas – orientado horizontalmente no mapa (note que as estrelas da Via Láctea não estão no mapa). O ritmo da expansão do Universo, indicado em termos da chamada constante de Hubble, é visto em diferentes cores, com tons roxos indicando um ritmo mais lento e os tons laranja/amarelo indicando um ritmo mais rápido.
Crédito: K. Migkas et al. 2020

Os astrónomos assumem há décadas que o Universo está a expandir-se ao mesmo ritmo em todas as direcções. Um novo estudo com base em dados do XMM-Newton da ESA, do Chandra da NASA e dos observatórios de raios-X ROSAT liderados pela Alemanha sugere que esta premissa chave da cosmologia pode estar errada.

Konstantinos Migkas, investigador doutorado em astronomia e astrofísica da Universidade de Bona, Alemanha, e seu supervisor Thomas Reiprich, propuseram-se originalmente a verificar um novo método que permitiria aos astrónomos testar a chamada hipótese de isotropia. De acordo com esta suposição, o Universo possui, apesar de algumas diferenças locais, as mesmas propriedades em cada direcção a larga escala.

Amplamente aceite como uma consequência da bem estabelecida física fundamental, a hipótese tem sido suportada por observações da radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Remanescente directo do Big Bang, esta radiação cósmica de fundo em micro-ondas reflete o estado do Universo na sua infância, com apenas 380.000 anos de idade. A sua distribuição uniforme no céu sugere que naqueles primeiros dias o Universo devia estar a expandir-se rapidamente e ao mesmo ritmo em todas as direcções.

No entanto, no Universo de hoje, isso pode já não ser verdade.

“Juntamente com colegas da Universidade de Bona e da Universidade de Harvard, analisámos o comportamento de mais de 800 enxames de galáxias no Universo actual,” diz Konstantinos. “Se a hipótese de isotropia estivesse correta, as propriedades dos enxames seriam uniformes no céu. Mas na verdade vimos diferenças significativas.”

Os astrónomos usaram medições de temperatura em raios-X do gás extremamente quente que permeia os enxames e compararam os dados com a sua luminosidade no céu. Os enxames da mesma temperatura e localizados a uma distância semelhante devem aparecer igualmente brilhantes. Mas não foi isso que os astrónomos observaram.

“Vimos que os enxames com as mesmas propriedades, com temperaturas idênticas, pareciam menos brilhantes do que o esperado numa direcção do céu, e mais brilhantes do que o esperado noutra direcção,” diz Thomas. “A diferença foi bastante significativa, em torno de 30%. Estas diferenças não são aleatórias, mas têm um padrão claro, dependendo da direcção em que observamos o céu.”

Antes de desafiar o modelo cosmológico amplamente aceite, que fornece a base para estimar as distâncias dos enxames, Konstantinos e colegas examinaram primeiro outras explicações possíveis. Talvez existam nuvens de poeira ou gás por detectar obscurecendo a vista e fazendo com que os enxames de uma determinada área pareçam mais escuros. Os dados, no entanto, não suportam este cenário.

Em algumas regiões do espaço, a distribuição de enxames pode ser afectada por fluxos em massa, movimentos de matéria a larga escala provocados pela atracção gravitacional de estruturas extremamente massivas, como grandes grupos de enxames. Esta hipótese, no entanto, também parece improvável. Konstantinos acrescenta que as descobertas surpreenderam a equipa.

“Caso o Universo seja realmente aniso-trópico, mesmo que apenas nos últimos milhares de milhões de anos, isso significará uma enorme mudança de paradigma, porque a direcção de cada objecto teria que ser levada em consideração na análise das suas propriedades,” explica. “Por exemplo, hoje, estimamos a distância de objectos muito distantes no Universo aplicando um conjunto de equações e parâmetros cosmológicos. Pensamos que estes parâmetros são os mesmos em todos os lugares. Mas se as nossas conclusões estiverem corretas, não seria esse o caso e teríamos que rever todas nossas conclusões anteriores.”

“Este é um resultado extremamente fascinante,” comenta Norbert Schartel, cientista do projecto XMM-Newton da ESA. “Estudos anteriores sugeriram que o Universo actual pode não estar a expandir-se uniformemente em todas as direcções, mas este resultado – a primeira vez que tal teste foi realizado com enxames galácticos em raios-X – tem um significado muito maior e também revela um grande potencial para investigações futuras.”

Os cientistas especulam que este efeito possivelmente desigual na expansão cósmica possa ser causado pela energia escura, o componente misterioso do cosmos que representa a maioria – cerca de 69% – da sua energia total. Actualmente sabemos muito pouco sobre a energia escura, à excepção que parece ter acelerado a expansão do Universo ao longo dos últimos milhares de milhões de anos.

O próximo telescópio da ESA, Euclid, que está desenhado para observar milhares de milhões de galáxias e examinar a expansão do cosmos, a sua aceleração e a natureza da energia escura, pode ajudar a resolver este mistério no futuro.

“As descobertas são realmente interessantes mas a amostra incluída no estudo é ainda relativamente pequena para tirar conclusões tão profundas,” diz René Laureijs, cientista do projecto Euclid na ESA. “É o melhor que se pode fazer com os dados disponíveis, mas se realmente quisermos repensar o modelo cosmológico amplamente aceite, precisamos de mais dados.”

E o Euclid poderá fazer exactamente isso. A nave, com lançamento previsto para 2022, poderá não encontrar somente evidências de que a energia escura está realmente a esticar o Universo de maneira desigual em direcções diferentes, como também permitirá que os cientistas recolham mais dados sobre as propriedades de uma grande quantidade de enxames de galáxias, o que pode apoiar ou refutar as descobertas actuais.

Em breve, mais dados virão também do instrumento eROSITA de raios-X, construído pelo Instituto Max Planck para Física Extraterrestre. O instrumento, a bordo do recém-lançado satélite russo-alemão Spektr-RG, realizará o primeiro levantamento de todo o céu em raios-X de média energia, com foco na descoberta de dezenas de milhares de enxames de galáxias e de núcleos galácticos activos.

Astronomia On-line
14 de Abril de 2020

 

spacenews

 

Dados do Chandra testam “teoria de tudo”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Astrónomos usaram o Chandra para procurar partículas de massa extraordinariamente baixa, parecidas a axiões, no enxame de galáxias de Pesrseu. A ausência de uma detecção, nestas observações do Chandra, ajuda a descartar algumas versões da teoria das cordas, um conjunto de modelos com o objectivo de unificar todas as forças, partículas e interacções conhecidas.
Crédito: NASA/CXC/Universidade de Cambridge/C. Reynolds et al.

Uma das maiores ideias da física é a possibilidade de que todas as forças, partículas e interacções conhecidas possam ser ligadas numa única estrutura. A teoria das cordas é sem dúvida a proposta mais bem conhecida para uma “teoria de tudo” que uniria a nossa compreensão do Universo físico.

Apesar de existirem muitas versões diferentes da teoria das cordas a circular durante décadas pela comunidade da física, têm havido muito poucos testes experimentais. No entanto, os astrónomos que usam o Observatório de raios-X Chandra da NASA deram um passo significativo nessa área.

Pesquisando enxames galácticos, as maiores estruturas do Universo mantidas juntas pela gravidade, os investigadores conseguiram procurar uma partícula específica que muitos modelos da teoria das cordas preveem que deveria existir. Embora a não detecção resultante não descarte completamente a teoria das cordas, dá um golpe em certos modelos dessa família de ideias.

“Até recentemente, eu não fazia ideia do quanto os astrónomos de raios-X ‘traziam para a mesa’ quando se trata da teoria das cordas,” disse Christopher Reynolds, da Universidade de Cambridge, Reino Unido, que liderou o estudo. “Se estas partículas forem eventualmente detectadas, isso mudaria a física para sempre.”

A partícula que Reynolds e seus colegas estavam a procurar é chamada de “axião”. Estas partículas ainda não detectadas devem ter massas extraordinariamente baixas. Os cientistas não sabem o intervalo preciso de massa, mas muitas teorias apresentam massas axiais que variam de mais ou menos um milionésimo da massa de um electrão até massa zero. Alguns cientistas pensam que os axiões poderiam explicar o mistério da matéria escura, responsável pela grande maioria da matéria no Universo.

Uma propriedade invulgar destas partículas de massa ultra-baixa seria a de que às vezes convertem-se em fotões (isto é, “pacotes” de luz) à medida que passam através de campos magnéticos. O oposto também pode ser verdadeiro: os fotões também podem ser convertidos em axiões sob certas condições. A frequência com que esta conversão ocorre depende da facilidade com que a fazem, ou seja, da sua “conversibilidade.”

Alguns cientistas propuseram a existência de uma classe mais ampla de partículas de massa ultra-baixa com propriedades semelhantes às dos axiões. Os axiões teriam um único valor de conversibilidade em cada massa, mas as “partículas semelhantes a axiões” teriam um intervalo de conversibilidade na mesma massa.

“Embora possa parecer um tiro no escuro procurar partículas minúsculas como os axiões em estruturas gigantescas como enxames galácticos, na verdade são lugares óptimos para a procura,” disse o co-autor David Marsh da Universidade de Estocolmo na Suécia. “Os enxames de galáxias contêm campos magnéticos enormes e também costumam conter fontes brilhantes de raios-X. Juntas, estas propriedades aumentam a probabilidade de detectar a conversão de partículas parecidas a axiões.”

Para procurar sinais de conversão por partículas tipo-axião, a equipa de astrónomos examinou mais de cinco dias de observações em raios-X, pelo Chandra, de material a cair em direcção ao buraco negro super-massivo no centro do enxame de galáxias de Perseu. Eles estudaram o espectro do Chandra, ou a quantidade de emissão de raios-X observada em diferentes energias desta fonte. A longa observação e a brilhante fonte de raios-X forneceram um espectro com sensibilidade suficiente para mostrar distorções que os cientistas esperavam caso partículas tipo-axião estivessem presentes.

A ausência de detecção de tais distorções permitiu que os investigadores descartassem a presença da maioria dos tipos de partículas parecidas a axiões na gama de massas às quais as suas observações eram sensíveis, abaixo de mil bilionésimos da massa de um electrão.

“A nossa investigação não descarta a existência destas partículas, mas definitivamente não ajuda ao seu caso,” disse a co-autora Helen Russell da Universidade de Nottingham no Reino Unido. “Estas restrições investigam o leque de propriedades sugeridas pela teoria das cordas e podem ajudar os teóricos das cordas a eliminar as suas teorias.”

O resultado mais recente foi cerca de três a quatro vezes mais sensível do que a melhor investigação anterior de partículas semelhantes a axiões, proveniente de observações Chandra do buraco negro super-massivo da galáxia M87. Este estudo do enxame de galáxias de Perseu também é cerca de cem vezes mais poderoso que as medições actuais que podem ser realizadas em laboratórios aqui na Terra, para o intervalo de massa que consideraram.

Claramente, uma possível interpretação deste trabalho é que não existem partículas do tipo-axião. Outra explicação é que as partículas têm valores de conversibilidade ainda mais baixos do que o limite de detecção desta observação, e inferiores aos esperados por alguns físicos de partículas. Também podem ter massas mais altas do que as estudadas com os dados do Chandra.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição de 10 de Fevereiro de 2020 da revista The Astrophysical Journal e está disponível online.

Astronomia On-line
27 de Março de 2020

 

spacenews

 

3477: Descoberta explosão recorde por buraco negro

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

As evidências da maior explosão alguma vez vista no Universo surgem de uma combinação de dados de raios-X obtidos pelo Chandra e pelo XMM-Newton, com dados de rádio obtidos pelo MWA e pelo GMRT. A erupção foi desencadeada por um buraco negro localizado na galáxia central do enxame, que expeliu jactos e esculpiu uma grande cavidade no gás quente em redor. Os investigadores estimam que esta explosão libertou cinco vezes mais energia do que o recordista anterior e centenas de milhares de vezes mais do que um típico enxame galáctico. Crédito: raios-X – NASA/CXC/NRL/S. Giacintucci, et al., XMM-Newton; ESA/XMM-Newton; rádio – NCRA/TIFR/GMRT; infravermelho – 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF

Foi encontrada a maior explosão já vista no Universo. Esta gigantesca erupção recorde veio de um buraco negro num distante enxame galáctico a centenas de milhões de anos-luz de distância.

“De certa forma, esta explosão é semelhante ao modo como a erupção do Monte Santa Helena em 1980 destruiu o topo da montanha,” disse Simona Giacintucci do Laboratório Naval de Investigação em Washington, DC, EUA, autora principal do estudo. “Uma diferença fundamental é que podíamos colocar quinze Vias Lácteas seguidas na cratera criada pela erupção que perfurou o gás quente do enxame.”

Os astrónomos fizeram esta descoberta usando dados de raios-X do Observatório de raios-X Chandra da NASA, do XMM-Newton da ESA, e dados rádio do MWA (Murchison Widefield Array) na Austrália e do GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope) na Índia.

A incomparável explosão foi detectada no enxame galáctico de Ofiúco, que fica a cerca de 390 milhões de anos-luz da Terra. Os enxames de galáxias são as maiores estruturas do Universo mantidas juntas pela gravidade, contendo milhares de galáxias individuais, matéria escura e gás quente.

No centro do enxame de Ofiúco, existe uma grande galáxia que contém um buraco negro super-massivo. Os cientistas pensam que a fonte da erupção gigantesca é este buraco negro.

Embora os buracos negros sejam famosos por puxar material na sua direcção, normalmente expelem quantidades prodigiosas de material e energia. Isto ocorre quando a matéria que cai em direcção ao buraco negro é redireccionada para jactos, ou feixes, expelidos para o espaço e que chocam com qualquer material circundante.

As observações do Chandra relatadas em 2016 revelaram pela primeira vez pistas da explosão gigante no enxame de galáxias de Ofiúco. Norbert Werner e colegas divulgaram a descoberta de uma invulgar borda curva na imagem do enxame pelo Chandra. Consideraram se isso representava parte da parede de uma cavidade no gás quente criado pelos jactos do buraco negro super-massivo. No entanto, descartaram essa possibilidade, em parte porque seria necessária uma quantidade enorme de energia para o buraco negro criar uma cavidade tão grande.

O estudo mais recente por Giacintucci e colegas mostra que ocorreu, de facto, uma enorme explosão. Primeiro, mostraram que a aresta curva também é detectada pelo XMM-Newton, confirmando a observação do Chandra. O seu avanço crucial foi a utilização de novos dados de rádio do MWA e do arquivo do GMRT para mostrar que a orla curva faz realmente parte da parede de uma cavidade, porque faz fronteira com uma região cheia de emissão de rádio. Esta emissão é de electrões acelerados até quase à velocidade da luz. A aceleração provavelmente teve origem no buraco negro super-massivo.

“Os dados de rádio cabem dentro dos de raios-X como uma mão numa luva,” disse Maxim Markevitch do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland. “Este é o argumento decisivo que nos diz que ocorreu aqui uma erupção de tamanho sem precedentes.”

A quantidade de energia necessária para criar a cavidade em Ofiúco é cerca de cinco vezes maior que o recordista anterior, MS 0735+74, e centenas de milhares de vezes maior que os enxames típicos.

A erupção do buraco negro deve ter terminado porque os cientistas não vêm nenhuma evidência de jactos actuais nos dados de rádio. Este desligar pode ser explicado pelos dados do Chandra, que mostram que o gás mais denso e mais frio visto em raios-X está actualmente localizado numa posição diferente da galáxia central. Se este gás se tiver afastado da galáxia, terá privado o buraco negro de combustível para o seu crescimento, desligando os jactos.

Este deslocamento de gás é provavelmente provocado pelo “vascolejar” do gás em torno do meio do enxame, como vinho num copo. Normalmente, a fusão de dois enxames de galáxias desencadeia tal agitação, mas aqui pode ter sido despoletada pela erupção.

Um enigma é que apenas é vista uma região gigante de emissão de rádio, pois estes sistemas geralmente contêm duas em lados opostos do buraco negro. É possível que o gás do outro lado da cavidade do enxame seja menos denso, de modo que as emissões de rádio desvaneceram mais rapidamente.

“Como costuma ser o caso na astrofísica, precisamos realmente de observações em vários comprimentos de onda para entender verdadeiramente os processos físicos em funcionamento,” disse Melanie Johnston-Hollitt, co-autora do ICRAR (International Centre for Radio Astronomy) na Austrália. “Graças às informações combinadas de telescópios de raios-X e de rádio, conseguimos revelar esta fonte extraordinária, mas serão necessários mais dados para responder às muitas perguntas restantes que este objecto coloca.”

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição de 27 de Fevereiro da revista The Astrophysical Journal.

Astronomia On-line
3 de Março de 2020

 

spacenews

 

Um “Jekyll e Hyde” cósmico

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Nesta nova imagem de Terzan 5 (direita), os raios-X fracos, médios e altamente energéticos detectados pelo Chandra têm a cor vermelha, verde e azul, respectivamente. À esquerda, uma imagem do Telescópio Espacial Hubble mostra o mesmo campo no visível.
Credito: raios-X – NASA/CXC/Universidade de Amesterdão/N. Degenaar, et al.; óptico – NASA, ESA

De acordo com observações do Observatório de raios-X Chandra da NASA e do VLA (Karl F. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation), um sistema estelar binário tem vindo a alternar entre dois alter-egos. Usando quase uma década e meia de dados do Chandra, os investigadores notaram que um par estelar se comporta como um tipo de objecto antes de mudar a sua identidade e depois regressa ao seu estado original ao fim de alguns anos. Este é um exemplo raro de um sistema estelar que altera o seu comportamento desta maneira.

Os astrónomos encontraram esta volátil estrela dupla, ou sistema binário, numa densa colecção de estrelas, o enxame globular Terzan 5, localizado a mais ou menos 20.000 anos-luz da Terra, na Via Láctea. Esta dupla estelar, conhecida como Terzan 5 CX1, tem uma estrela de neutrões (o remanescente extremamente denso deixado para trás por uma explosão de super-nova) em órbita íntima com uma estrela semelhante ao Sol, mas com menos massa.

Em sistemas binários como Terzan 5 CX1, a estrela de neutrões mais pesada puxa o material da companheira de massa inferior para um disco circundante. Os astrónomos podem detectar estes denominados discos de acreção graças à sua brilhante radiação em raios-X e referem-se a estes objectos como “binários de raios-X de baixa massa.”

O material giratório no disco cai sobre a superfície da estrela de neutrões, acelerando a sua rotação. A estrela de neutrões pode girar cada vez mais depressa até que a esfera com aproximadamente 16 km de diâmetro, com mais massa do que o Sol, gira centenas de vezes por segundo. Eventualmente, a transferência de matéria diminui e o material restante é varrido pelo campo magnético giratório da estrela de neutrões, que se torna num pulsar de milissegundo. Os astrónomos detectam pulsos de ondas de rádio destes pulsares de milissegundo enquanto o feixe de ondas de rádio da estrela de neutrões aponta para a Terra durante cada rotação.

Embora os cientistas esperem que a evolução completa de um binário de raios-X de baixa massa para um pulsar de milissegundo ocorra ao longo de vários milhares de milhões de anos, existe um período de tempo em que o sistema pode alternar rapidamente entre estes dois estados. As observações de Terzan 5 CX1 pelo Chandra mostram que estava a agir como um binário de raios-X de baixa massa em 2003, porque era mais brilhante em raios-X do que qualquer uma das dezenas de outras fontes no enxame globular. Isto era um sinal de que a estrela de neutrões provavelmente estava a acumular matéria.

Nos dados do Chandra obtidos de 2009 a 2014, Terzan 5 CX1 havia se tornado cerca de dez vezes mais fraco em raios-X. Os astrónomos também o detectaram como uma fonte de rádio com o VLA em 2012 e 2014. A quantidade de emissão de rádio e raios-X e os espectros correspondentes (a quantidade de emissão em diferentes comprimentos de onda) concordam com as expectativas de um pulsar de milissegundo. Embora os dados rádio usados não permitam uma busca por pulsos de milissegundo, estes resultados implicam que Terzan 5 CX1 passou por uma transformação, passando a comportar-se como um pulsar de milissegundo e que estava a ejectar material. Quando o Chandra observou Terzan 5 CX1 novamente em 2016, tornou-se mais brilhante em raios-X e voltou a agir novamente como um binário de raios-X de baixa massa.

Para confirmar este padrão de comportamento “Jekyll e Hyde”, os astrónomos precisam de detectar pulsos de rádio enquanto Terzan 5 CX1 é fraco em termos de raios-X. Estão planeadas mais observações no rádio e em raios-X para procurar este comportamento, além de pesquisas sensíveis de pulsos nos dados existentes. Apenas se conhecem três exemplos confirmados destes sistemas que mudam de identidade, o primeiro descoberto em 2013 usando o Chandra e vários outros telescópios de raios-X e rádio.

O estudo do binário “Jekyll e Hyde” foi liderado por Arash Bahramian do ICRAR (International Center for Radio Astronomy Research), Austrália, e publicado na edição de 1 de Setembro de 2018 da revista The Astrophysical Journal.

Dois outros estudos recentes usaram observações de Terzan 5 pelo Chandra para estudar como as estrelas de neutrões de dois diferentes binários de raios-X de baixa massa se recuperam depois de terem recebido grandes quantidades de material despejado na superfície por uma estrela companheira. Tais estudos são importantes para entender a estrutura da camada externa de uma estrela de neutrões, conhecida como crosta.

Num destes estudos, o do binário de raios-X de baixa massa Swift J174805.3–244637 (T5 X-3 para abreviar), o material despejado na estrela de neutrões durante uma explosão de raios-X detectada em 2012 pelo Chandra aqueceu a crosta da estrela. A crosta da estrela de neutrões então arrefeceu, levando cerca de cem dias para voltar à temperatura observada antes da explosão. O ritmo de arrefecimento está de acordo com um modelo de computador deste processo.

Num estudo separado de outro binário de raios-X de baixa massa em Terzan 5, IGR J17480–2446 (T5 X-2 para abreviar), a estrela de neutrões ainda estava a arrefecer quando a sua temperatura foi registada cinco anos e meio depois de se saber ter tido um surto. Estes resultados mostram que a capacidade da crosta desta estrela de neutrões em transferir ou conduzir calor pode ser menor do que a que os astrónomos encontraram noutras estrelas de neutrões a arrefecer ou em binários de raios-X de baixa massa. Esta diferença na capacidade de conduzir calor pode estar relacionada com o facto de T5 X-2 ter um campo magnético maior em comparação com outras estrelas de neutrões em arrefecimento, ou ser muito mais jovem do que T5 X-3.

O trabalho sobre a estrela de neutrões de arrefecimento rápido, liderado por Nathalie Degenaar da Universidade de Amesterdão, Países Baixos, foi publicado na edição de Junho de 2015 da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. O estudo da estrela de neutrões de arrefecimento lento, liderado por Laura Ootes, na altura da Universidade de Amesterdão, foi publicado na edição de Julho de 2019 da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Astronomia On-line
3 de Março de 2020

 

spacenews

 

3264: Astrónomos descobrem uma das “fusões mais violentas” entre dois grupos de galáxias

CIÊNCIA

Chandra / NASA / CXC / SAO / E. O’Sullivan / ESA / XMM / SDSS

Uma equipa de astrónomos descobriu dois grupos de galáxias no sistema de fusão NGC 6338 a colidir a uma velocidade gritante de cerca de 6,4 milhões de quilómetros por hora.

Através dos dados fornecidos pelo Observatório de Raios-X Chandra da NASA, do XMM-Newton da ESA, do Telescópio Gigante de Metaveave e do Observatório Apache Point, uma equipa de astrónomos descobriu dois grupos de galáxias a colidir a grande velocidade –  a 6,4 milhões de quilómetros por hora. Esta pode ser a colisão mais violenta alguma vez observada entre grupos de galáxias.

As observações permitiram também concluir que os núcleos frios destes grupos de galáxias estão embutidos numa grande região de gás aquecido.

O sistema NGC 6338 mora na constelação de Draco, a cerca de 380 milhões de anos-luz do nosso planeta. A massa total deste sistema é de cerca de 100 biliões de massas solares – cerca de 83% na forma de matéria escura, 16% na forma de gás quente e 1% de estrelas.

Estudos anteriores indicaram a presença de regiões de gás frio, que emitem raios X em torno dos centros de ambos os grupos de galáxias – conhecidos como “núcleos frios”. Esta descoberta ajudou os cientistas a reconstruir a geometria deste sistema, revelando que a colisão entre os grupos de galáxias aconteceu quase ao longo da linha de visão da Terra. Esta descoberta foi confirmada neste novo estudo.

“Os novos dados mostram que o gás à esquerda e à direita dos núcleos frios, e entre eles, parece ter sido aquecido por frentes de choque formadas pela colisão“, adiantou Ewan O’Sullivan, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, nos Estados Unidos, citado pelo Sci-News.

Este padrão de gás aquecido por choque foi previsto em simulações de computador, mas o sistema NGC 6338 pode ser a primeira fusão de grupos de galáxias a demonstrar este fenómeno. Por sua vez, o aquecimento impedirá que parte do gás quente arrefeça para formar novas estrelas.

“Uma segunda fonte de calor comummente encontrada em grupos e aglomerados de galáxias é a energia fornecida por explosões e jactos de partículas de alta velocidade geradas por buracos negros super-massivos”, explicaram os astrónomos. Esta fonte de calor parece estar inactiva em NGC 6338.

“Esta ausência pode explicar os filamentos de gás de arrefecimento detectados em raios X e dados ópticos em torno da grande galáxia no centro do núcleo frio no sul”. O artigo científico foi publicado recentemente na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

ZAP //

Por ZAP
25 Dezembro, 2019

 

spacenews

 

Buraco negro “alimenta” bebés estelares a um milhão de anos-luz

CIÊNCIA

Esta imagem contém um buraco negro que está a despoletar formação estelar à maior distância alguma vez vista. À medida que o gás gira em torno do buraco negro, emite grandes quantidades de raios-X que o Chandra detecta. O buraco negro é também a fonte de emissão de ondas de rádio de um jacto de partículas altamente energéticas – anteriormente detectadas pelos cientistas com o VLA – que alcança um milhão de anos-luz. Os astrónomos descobriram que este buraco negro e o jacto são responsáveis por aumentar o ritmo de formação estelar em galáxias recém-descobertas.
Crédito: raios-X – NASA/CXC/INAF/R. Gilli et al.; rádio – NRAO/VLA; ótico – NASA/STScI

Os buracos negros são famosos por rasgar objectos astronómicos, incluindo estrelas. Mas agora, os astrónomos descobriram um buraco negro que pode ter provocado os nascimentos de estrelas a uma distância incompreensível e através de várias galáxias.

Se confirmada, esta descoberta, feita com o Observatório de raios-X Chandra da NASA e outros telescópios, representaria o maior alcance já visto para um buraco negro que age como “gatilho” estelar. O buraco negro parece ter melhorado a formação estelar a mais de um milhão de anos-luz de distância.

“Esta é a primeira vez que vimos um único buraco negro aumentar o nascimento estelar em mais de uma galáxia,” disse Roberto Gilli do INAF (Instituto Nacional de Astrofísica) em Bolonha, Itália, autor principal do estudo que descreve a descoberta. “É incrível pensar que o buraco negro de uma galáxia pode ter alguma influência no que acontece noutras galáxias a triliões de quilómetros de distância.”

Um buraco negro é um objecto extremamente denso do qual nenhuma luz pode escapar. A imensa gravidade do buraco negro atrai gás e poeira, mas partículas de uma pequena quantidade desse material também podem ser catapultadas para longe quase à velocidade da luz. Essas partículas em movimento rápido formam dois feixes estreitos ou “jactos” perto dos pólos do buraco negro.

O buraco negro super-massivo que os cientistas observaram no novo estudo está localizado no centro de uma galáxia a cerca de 9,9 mil milhões de anos-luz da Terra. Esta galáxia possui pelo menos sete galáxias vizinhas, de acordo com observações do VLT (Very Large Telescope) do ESO e do LBT (Large Binocular Telescope).

Usando o VLA (Karl Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation), os cientistas já haviam detectado emissões de ondas de rádio de um jacto de partículas altamente energéticas com cerca de um milhão de anos-luz. O jacto pode ser rastreado até ao buraco negro super-massivo, que o Chandra detectou como uma poderosa fonte de raios-X produzidos pelo gás quente que gira em torno do buraco negro. Gilli e colegas também detectaram uma nuvem difusa de emissão de raios-X em torno de uma extremidade do jacto de rádio. Esta emissão de raios-X é provavelmente de uma gigantesca bolha de gás quente aquecida pela interacção das partículas energéticas no jacto de rádio com a matéria circundante.

À medida que a bolha quente se expandia e varria as quatro galáxias vizinhas, pode ter criado uma onda de choque que comprimiu o gás frio nas galáxias, provocando formação estelar. Todas as quatro galáxias estão aproximadamente à mesma distância, cerca de 400.000 anos-luz, do centro da bolha. Os autores estimam que o ritmo de formação estelar é cerca de duas a cinco vezes mais elevado que nas galáxias típicas com massas semelhantes e a distâncias semelhantes da Terra.

“A história do rei Midas fala do seu toque mágico que pode transformar metal em ouro,” disse o co-autor Marco Mignoli, também do INAF em Bolonha, Itália. “Aqui temos um caso de um buraco negro que ajudou a transformar gás em estrelas e o seu alcance é intergaláctico.”

Os astrónomos já viram muitos casos onde um buraco negro afecta os seus arredores através de “feedback negativo” – por outras palavras, restringindo a formação de novas estrelas. Isto pode ocorrer quando os jactos do buraco negro injectam tanta energia no gás quente de uma galáxia, ou enxame de galáxias, que o gás não consegue arrefecer o suficiente para formar um grande número de estrelas.

Nesta recém-descoberta colecção de estrelas, os astrónomos encontraram um exemplo menos comum de “feedback positivo”, em que os efeitos do buraco negro reforçam a formação estelar. Além disso, quando os astrónomos encontraram feedback positivo anteriormente, este ou envolveu aumentos de 30% ou menos no que toca à formação estelar, ou ocorreu a escalas de apenas aproximadamente 20.000 a 50.000 anos-luz numa galáxia companheira próxima. Se o feedback é positivo ou negativo, depende de um delicado equilíbrio entre o ritmo de aquecimento e de arrefecimento de uma nuvem. Isto porque as nuvens que são inicialmente mais frias, quando atingidas por uma onda de choque, são mais propensas a receber feedback positivo, formando assim mais estrelas.

“Os buracos negros têm a reputação bem merecida de serem poderosos e mortíferos, mas nem sempre,” disse o co-autor Alessandro Peca, ex-INAF em Bolonha e agora estudante de doutoramento da Universidade de Miami. “Este é um excelente exemplo de que às vezes desafiam esse estereótipo e podem ao invés estimular a formação estelar.”

Os investigadores usaram um total de seis dias de tempo de observação do Chandra, distribuído ao longo de cinco meses.

“É apenas por causa desta observação muito profunda que vimos a bolha de gás quente produzida pelo buraco negro,” disse o co-autor Colin Norman da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland. “Ao observar objectos parecidos com este, podemos vir a descobrir que o feedback positivo é muito comum na formação de grupos ou enxames de galáxias.”

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição mais recente da revista Astronomy and Astrophysics e está disponível online.

Astronomia on-line
3 de Dezembro de 2019

spacenews

 

2924: Um mega-enxame de galáxias em formação

CIÊNCIA

Composição de dados em raios-X e no visível dos enxames de galáxias Abell 1758.
Crédito: raios-X – NASA/CXC/SAO/G. Schellenberger et al.; ótico – SDSS

Astrónomos que usam dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA e de outros telescópios reuniram um mapa detalhado de uma rara colisão entre quatro enxames de galáxias. Eventualmente, todos os quatro enxames – cada com uma massa de pelo menos várias centenas de biliões de vezes a massa do Sol – se vão fundir para formar um dos objectos mais massivos do Universo.

Os enxames galácticos são as maiores estruturas do cosmos mantidas juntas pela gravidade. Os enxames consistem de centenas ou mesmo milhares de galáxias embebidas em gás quente e contêm uma quantidade ainda maior de matéria escura invisível. Às vezes, dois enxames de galáxias colidem, como no caso do Enxame da Bala, e ocasionalmente mais de dois colidem ao mesmo tempo.

As novas observações mostram uma mega-estrutura sendo montada num sistema chamado Abell 1758, localizado a cerca de 3 mil milhões de anos-luz da Terra. Contém dois pares de enxames galácticos em colisão que se estão a aproximar. Os cientistas reconheceram Abell 1758 pela primeira vez como um enxame quádruplo de galáxias em 2004 usando dados do Chandra e do XMM-Newton, um satélite operado pela ESA.

Cada par no sistema contém dois aglomerados galácticos que estão já em fusão. No par norte (topo) da imagem, os centros de cada enxame já passaram um pelo outro, há cerca de 300 a 400 milhões de anos, e eventualmente voltarão a aproximar-se. O segundo par, na parte inferior da imagem, possui dois grupos que estão perto de se aproximar pela primeira vez.

Os raios-X do Chandra são vistos em azul e branco, representando emissão difusa mais fraca e mais brilhante, respectivamente. Esta nova composição também inclui uma imagem óptica do SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Os dados do Chandra revelaram, pela primeira vez, uma onda de choque – semelhante ao boom sónico de um avião supersónico – em gás quente visível com o Chandra na colisão do par norte. A partir desta onda de choque, os investigadores estimam que os dois grupos estão a mover-se a 3-5 milhões de quilómetros por hora, em relação um ao outro.

Os dados do Chandra também fornecem informações sobre como os elementos mais pesados do que o hélio, os “elementos pesados”, nos enxames de galáxias, são misturados e redistribuídos depois que os aglomerados colidem e se fundem. Dado que este processo depende do progresso da fusão, Abell 1758 é um valioso estudo de caso, uma vez que os pares de enxames a norte e a sul estão em diferentes estágios de fusão.

No par sul, os elementos pesados são mais abundantes nos centros dos dois enxames em colisão, mostrando que a localização original dos elementos não foi fortemente impactada pela colisão em andamento. Em contraste, no par norte, onde a colisão e a fusão já progrediram, a localização dos elementos pesados foi fortemente influenciada pela colisão. As maiores abundâncias são encontradas entre os dois centros do enxame e do lado esquerdo do par de enxames, enquanto as abundâncias mais baixas estão no centro do enxame no lado esquerdo da imagem.

As colisões entre os enxames afectam as suas galáxias componentes, bem como o gás quente que as rodeia. Dados do telescópio MMT de 6,5 metros no estado norte-americano do Arizona, obtidos como parte do ACReS (Arizona Cluster Redshift Survey), mostram que algumas galáxias estão a mover-se muito mais depressa do que outras, provavelmente porque foram expelidas de perto das outras galáxias do enxame pelas forças gravitacionais concedidas pela colisão.

A equipa também usou dados de rádio do GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope) e raios-X da missão XMM-Newton da ESA. O artigo que descreve estes resultados mais recentes foi publicado na edição de 1 de Setembro de 2019 da revista The Astrophysical Journal e está disponível online.

Astronomia On-line
29 de Outubro de 2019

 

2718: Encontrados três buracos negros em rota de colisão

CIÊNCIA

Um trio de buracos negros localizados a mil milhões de anos-luz da Terra.
Crédito: raios-X – NASA/CXC/Universidade George Mason/R. Pfeifle et al.; ótico – SDSS & NASA/STScI

Os astrónomos descobriram três buracos negros gigantes numa colisão titânica de três galáxias. O sistema invulgar foi capturado por vários observatórios, incluindo três telescópios espaciais da NASA.

“Estávamos na altura apenas à procura de pares de buracos negros e, ainda assim, através da nossa técnica de selecção, deparámo-nos com este sistema incrível,” disse Ryan Pfeifle, da Universidade George Mason, em Fairfax, no estado norte-americano da Virgínia, primeiro autor de um novo artigo publicado na revista The Astrophysical Journal que descreve estes resultados. “Esta é a evidência mais forte já encontrada de um sistema triplo de buracos negros super-massivos activos.”

O sistema é conhecido como SDSS J084905.51+111447.2 (ou, abreviando, SDSS J0849+1114) e está localizado a mil milhões de anos-luz da Terra.

Para descobrir este grupo raro, os investigadores precisaram de combinar dados de telescópios no solo e no espaço. Primeiro, o telescópio SDSS (Sloan Digital Sky Survey), que varre grandes faixas do céu no visível, situado no estado norte-americano do Novo México, fotografou SDSS J0849+1114. Com a ajuda de cientistas cidadãos que participam num projecto chamado Galaxy Zoo, foi rotulado como um sistema de galáxias em colisão.

Então, dados da missão WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA revelaram que o sistema brilhava intensamente no infravermelho durante uma fase na fusão galáctica em que se espera que mais do que um dos buracos negros estivesse a alimentar-se rapidamente. Para acompanhar estas pistas, os astrónomos voltaram-se para o Chandra e para o LBT (Large Binocular Telescope) no Arizona.

Os dados do Chandra revelaram fontes de raios-X – um sinal revelador de material a ser consumido pelos buracos negros – nos centros brilhantes de cada galáxia em fusão, exactamente onde os cientistas esperam que os buracos negros super-massivos residam. O Chandra e o NusTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA também encontraram evidências de grandes quantidades de gás e poeira em torno de um dos buracos negros, típico de um sistema de buracos negros em fusão.

Entretanto, dados no visível do SDSS e do LBT mostraram assinaturas espectrais características de material sendo consumido pelos três buracos negros super-massivos.

“Os espectros ópticos contêm muitas informações sobre uma galáxia”, disse a co-autora Christina Manzano-King da Universidade da Califórnia, em Riverside. “São usados frequentemente para identificar buracos negros super-massivos em acreção activa e podem reflectir o impacto que têm nas galáxias que habitam.”

Uma das razões pelas quais é difícil encontrar um trio de buracos negros super-massivos é que provavelmente estão envoltos em gás e poeira, bloqueando grande parte da sua luz. As imagens infravermelhas do WISE, os espectros infravermelhos do LBT e as imagens de raios-X do Chandra ignoram este problema, porque a luz infravermelha e os raios-X penetram nuvens de gás com muito mais facilidade do que a luz óptica.

“Com a utilização destes importantes observatórios, descobrimos uma nova maneira de identificar buracos negros super-massivos triplos. Cada telescópio dá-nos uma pista diferente do que está a acontecer nestes sistemas,” disse Pfeifle. “Esperamos ampliar o nosso trabalho para encontrar mais triplos usando a mesma técnica.”

“Os buracos negros duplos e triplos são extremamente raros,” disse Shobita Satyapal, também da Universidade George Mason, “mas estes sistemas são na verdade uma consequência natural das fusões galácticas, que pensamos ser como as galáxias crescem e evoluem.”

Três buracos negros super-massivos em fusão comportam-se de maneira diferente de apenas um par. Quando existem três buracos negros em interacção, um par deve fundir-se num buraco negro maior muito mais depressa do que se os dois estivessem sozinhos. Esta pode ser uma solução para um enigma teórico chamado “problema do parsec final”, no qual dois buracos negros super-massivos podem aproximar-se alguns anos-luz um do outro, mas precisariam de uma força extra para se fundirem devido ao excesso de energia que transportam nas suas órbitas. A influência de um terceiro buraco negro, como em SDSS J0849+1114, poderá finalmente reuni-los.

Simulações de computador mostraram que 16% dos pares de buracos negros super-massivos em galáxias em colisão terão interagido com um terceiro buraco negro super-massivo antes de se fundirem. Tais fusões terão produzido ondulações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais. Estas ondas terão frequências mais baixas do que o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) da NSF e o detector europeu de ondas gravitacionais Virgo podem detectar. No entanto, podem ser detectáveis com observações rádio de pulsares, bem como com observatórios espaciais futuros, como o LISA (Laser Interferometer Space Antenna) da ESA, que detectará buracos negros com até um milhão de massas solares.

Astronomia On-line
27 de Setembro de 2019

 

2633: Há um buraco negro super-massivo a fazer três refeições por dia

CIÊNCIA

NASA / CXO / CSIC-INTA / G.MINIUTTI ET AL.; DSS
Imagens raio-X do brilho em torno do buraco negro da galáxia GSN 069

No centro da galáxia GSN 069 mora um buraco negro super-massivo que está a consumir grandes quantidades de material num horário regular, a cada nove horas.

Os cientistas já tinham observado dois buracos negros de “massa estelar”, isto é, que pesam aproximadamente 10 vezes a massa do Sol. No entanto, nunca tinham detectado este tipo de comportamento num buraco negro super-massivo.

O buraco negro mora bem no centro da galáxia GSN 069, a 250 milhões de anos-luz da Terra, e contém cerca de 400.000 vezes a massa do Sol. Os cientistas usaram os telescópios espaciais Chandra (NASA) e XMM-Newton (ESA) para concluir que este buraco negro consome, aproximadamente, quatro luas (semelhantes à da Terra) três vezes por dia.

Giovanni Miniutti, do Centro de Astrobiologia da ESA, adiantou em comunicado que o “buraco negro segue um plano nutricional como nunca vimos antes”. “Este comportamento é tão sem precedentes que tivemos de cunhar uma nova expressão para o descrever: erupções quase periódicas de raios-X.”

“Combinando dados dos dois observatórios de raios-X, seguimos as explosões periódicas durante, pelo menos, 54 dias”, explicou Richard Saxton, do Centro Europeu de Astronomia Espacial de Madrid, em Espanha. “Este acompanhamento deu-nos uma oportunidade única de testemunhar o fluxo de matéria num buraco negro super-massivo que acelera e desacelera repetidamente”.

Durante as explosões, a emissão de raios-X torna-se 20 vezes mais brilhante do que durante os momentos de silêncio. A temperatura do gás que cai no buraco negro também aumenta, de meio milhão de graus Celsius durante períodos de silêncio para, aproximadamente, 1,3 milhões durante explosões.

Segundo o Europa Press, os cientistas acreditam que a origem da emissão de raios-X “é uma estrela que o buraco negro quebrou parcial ou completamente e que consume lentamente”, adiantou Margherita Giustini, também do Centro de Astrobiologia da ESA.

“Quanto às repetidas explosões, a história é completamente diferente, cuja origem precisa de ser estudada com novos dados e novos modelos teóricos”.

ZAP //

Por ZAP
14 Setembro, 2019

 

Descoberto buraco negro “encoberto” no Universo inicial

Dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA revelaram o que poderá ser o mais distante buraco negro “encoberto”.
Crédito: raios-X – NASA/CXO/Pontificia Universidad Católica de Chile/F. Vito; rádio – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); óptico – Pan-STARRS

Os astrónomos descobriram evidências do mais distante buraco negro “encoberto” até à data, usando o Observatório de raios-X Chandra da NASA. A apenas 6% da idade do Universo, esta é a primeira indicação de um buraco negro escondido por gás numa altura tão precoce na história do cosmos.

Os buracos negros super-massivos, com milhões a milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol, normalmente crescem puxando material de um disco de matéria circundante. O crescimento rápido gera grandes quantidades de radiação numa região muito pequena em redor do buraco negro. Os cientistas chamam “quasar” a esta fonte extremamente brilhante e compacta.

De acordo com as teorias actuais, uma densa nuvem de gás alimenta o material no disco em torno do buraco negro super-massivo durante o seu período de crescimento inicial, que “envolve” ou esconde da nossa observação a maior parte da luz brilhante do quasar. À medida que o buraco negro consome material e se torna mais massivo, o gás na nuvem esgota-se, até que o buraco negro e o seu disco brilhante ficam a descoberto.

“É extraordinariamente desafiador encontrar quasares nesta fase encoberta, porque grande parte da sua radiação é absorvida e não pode ser detectada pelos instrumentos actuais,” disse Fábio Vito da Pontificia Universidad Católica de Chile, em Santiago, Chile, que liderou o estudo. “Graças ao Chandra e à capacidade dos raios-X em penetrarem através da nuvem obscura, pensamos que finalmente conseguimos.”

A nova descoberta surgiu de observações de um quasar chamado PSO167-13, que foi descoberto pela primeira vez pelo Pan-STARRS, um telescópio óptico no Hawaii. Observações ópticas deste e de outros levantamentos detectaram cerca de 200 quasares que já brilhavam intensamente quando o Universo tinha menos de mil milhão de anos, ou cerca de 7% da sua idade actual. Estas pesquisas só foram consideradas eficazes para encontrar buracos negros não cobertos, porque a radiação que detectam é suprimida até por finas nuvens de gás e poeira. Como PSO167-13 fazia parte destas observações, esperava-se que este quasar também estivesse desobstruído.

A equipa de Vito testou esta ideia usando o Chandra para observar PSO167-13 e outros nove quasares descobertos com levantamentos ópticos. Após 16 horas de observações, apenas três fotões de raios-X foram detectados de PSO167-13, todos com energias relativamente altas. Dado que os raios-X de baixa energia são mais facilmente absorvidos do que os de mais alta energia, a explicação provável é que o quasar é altamente obscurecido pelo gás, permitindo que sejam detectados apenas raios-X de alta energia.

“Esta foi uma completa surpresa,” disse o co-autor Niel Brandt da Universidade Estatal da Pensilvânia em University Park, EUA. “Era como se estivéssemos à espera de uma borboleta, mas ao invés víssemos um casulo. Nenhum dos outros nove quasares que observámos estava coberto, que foi o que previmos.”

Uma reviravolta interessante no que toca a PSO167-13 é que a galáxia hospedeira tem uma galáxia companheira, visível nos dados anteriormente obtidos com o ALMA (Atacama Large Millimeter Array) no Chile e com o Telescópio Espacial Hubble da NASA. Dada a sua pequena separação e o fraco brilho da fonte em raios-X, a equipa não foi capaz de determinar se a recém-descoberta emissão de raios-X está associada com o quasar PSO167-13 ou com a galáxia companheira.

Se os raios-X vierem do quasar conhecido, então os astrónomos precisam de desenvolver uma explicação para o porquê de o quasar parecer altamente obscurecido em raios-X, mas não no visível. Uma possibilidade é que houve um aumento grande e rápido no “disfarce” do quasar durante os três anos que separam as observações ópticas das de raios-X.

Por outro lado, se em vez disso os raios-X tiverem origem na galáxia companheira, então representa a detecção de um novo quasar em íntima proximidade com PSO167-13. Este par de quasares seria o mais distante já detectado.

Em qualquer um destes dois casos, o quasar detectado pelo Chandra seria o quasar encoberto mais distante já visto, 850 milhões de anos após o Big Bang. O recordista anterior foi observado 1,3 mil milhões de anos após o Big Bang.

Os autores planeiam prosseguir com mais observações a fim de aprender mais.

“Com uma observação mais longa do Chandra, podemos obter uma estimativa melhor de quão encoberto está este buraco negro,” disse o co-autor Franz Bauer, também da Pontificia Universidad Católica de Chile e membro associado do Millenium Institute de Astrofísica, “e fazer uma identificação confiante da fonte de raios-X com o quasar conhecido ou com a galáxia companheira.”

Os autores também planeiam procurar mais exemplos de buracos negros altamente obscurecidos.

“Nós suspeitamos que a maioria dos buracos negros super-massivos no Universo inicial está encoberta: é, pois, crucial detectá-los e estudá-los para entender como podem crescer até massas de mil milhões de sóis tão rapidamente,” comentou o co-autor Roberto Gilli do INAF em Bolonha, Itália.

O artigo que descreve estes resultados foi aceite para publicação na revista Astronomy and Astrophysics e está disponível online.

Astronomia On-line
13 de Agosto de 2019

 

2291: Raios-X assinalam buracos negros através do oceano cósmico

Os astrónomos utilizaram o Chandra para medir a rotação de cinco quasares, cada um consistindo de um buraco negro super-massivo que consome rapidamente matéria de um disco de acreção circundante. O efeito da lente gravitacional de cada um destes quasares, por uma galáxia interveniente, criou várias imagens de cada quasar, como visto nestas imagens do Chandra de quatro dos alvos. A matéria num destes vórtices cósmicos gira a mais de 70% da velocidade da luz.
Crédito: NASA/CXC/Universidade do Oklahoma/X. Dai et al.

Como redemoinhos no oceano, os buracos negros giratórios no espaço criam uma torrente rodopiante em seu redor. No entanto, os buracos negros não criam redemoinhos de vento ou água. Ao invés, produzem discos de gás e poeira aquecidos a centenas de milhões de graus que brilham em raios-X.

Usando dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA e alinhamentos fortuitos ao longo de milhares de milhões de anos-luz, os astrónomos utilizaram uma nova técnica para medir a rotação de cinco buracos negros super-massivos. A matéria num destes vórtices cósmicos gira a mais de 70% da velocidade da luz.

Os astrónomos tiraram proveito de um fenómeno natural conhecido como lente gravitacional. Com o alinhamento certo, a flexão do espaço-tempo por um objecto massivo, como por exemplo uma galáxia grande, pode ampliar e produzir imagens múltiplas de um objecto distante, como previsto por Einstein.

Nesta mais recente investigação, os astrónomos usaram o Chandra e o efeito de lentes gravitacionais para estudar seis quasares, cada um consistindo de um buraco negro super-massivo que consome rapidamente matéria de um disco de acreção circundante. O efeito da lente gravitacional de cada um destes quasares, por uma galáxia interveniente, criou várias imagens de cada quasar, como visto nestas imagens do Chandra de quatro dos alvos. Para separar as imagens de cada quasar foi necessária a capacidade do Chandra em obter imagens muito detalhadas.

O principal avanço feito pelos investigadores neste estudo foi que tiraram proveito das “micro-lentes”, onde estrelas individuais na galáxia interveniente forneceram uma ampliação adicional da luz do quasar. Uma ampliação maior significa que uma região mais pequena está a produzir a emissão de raios-X.

Os cientistas, seguidamente, usaram a propriedade de que um buraco negro giratório arrasta o espaço em seu redor e permite que a matéria orbite mais perto do buraco negro do que é possível para um buraco negro não giratório. Portanto, uma região emissora mais pequena, correspondente a uma órbita rígida, geralmente implica um buraco negro com maior rotação. Os autores concluíram, a partir da sua análise de micro-lentes, que os raios-X vêm de uma região tão pequena que os buracos negros devem estar a girar muito depressa.

Os resultados mostraram que um dos buracos negros, no quasar de lente chamado “Cruz de Einstein”, está a girar ao (ou quase) ritmo máximo possível. Isto corresponde ao horizonte de eventos, o ponto de não retorno do buraco negro, girando à velocidade da luz, 300.000 km/s. Quatro outros buracos negros na amostra estão a girar, em média, a cerca de metade dessa velocidade (o sexto não permitiu uma estimativa da rotação).

Para a Cruz de Einstein a emissão de raios-X é de uma parte do disco inferior a 2,5 vezes o tamanho do horizonte de eventos, e para os outros 4 quasares os raios-X vêm de uma região com quatro a cinco vezes o tamanho do horizonte de eventos.

Como é que estes buracos negros podem girar tão depressa? Os investigadores pensam que estes buracos negros super-massivos cresceram, provavelmente, acumulando a maior parte do seu material ao longo de milhares de milhões de anos a partir de um disco de acreção com orientação e direcção de rotação semelhantes, em vez de direcções aleatórias. Como um carrossel que continua a ser empurrado na mesma direcção, os buracos negros continuaram a ganhar velocidade.

Os raios-X detectados pelo Chandra são produzidos quando o disco de acreção em redor do buraco negro cria uma nuvem, ou coroa, com vários milhões de graus, acima do disco perto do buraco negro. Os raios-X desta coroa são reflectidos da orla interna do disco de acreção e as fortes forças gravitacionais perto do buraco negro distorcem o espectro reflectido de raios-X, isto é, a quantidade de raios-X vistos a diferentes energias. As grandes distorções vistas nos espectros de raios-X dos quasares aqui estudados implicam que a orla interna do disco deve estar próxima dos buracos negros, mais evidências de que devem estar a girar depressa.

Os quasares estão localizados a distâncias que variam de 8,8 a 10,9 mil milhões de anos-luz, e os buracos negros têm massas entre 160 e 500 milhões de vezes a do Sol. Estas observações de quasares sob o efeito de lentes gravitacionais foram as mais longas já feitas com o Chandra, com tempos totais de exposição que variam entre 1,7 e 5,4 dias.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição de 2 de julho da revista The Astrophysical Journal e está disponível online.

Astronomia On-line
9 de Julho de 2019

[vasaioqrcode]

 

2098: Encontradas 30 estrelas sem-abrigo à deriva. Foram expulsas da sua galáxia

NASA

Recentemente, 30 sistemas estelares binários foram detectados perto de um aglomerado de galáxias a 62 milhões de anos-luz da Terra.

Quando duas estrelas se apaixonam (e são suficientemente massivas e suficientemente próximas), podem começar a estabilizar-se. Os astrónomos chamam-lhes sistemas estelares binários, porque fazem tudo juntas: orbitam um em redor do outro, juntam os seus gases e, às vezes, até ressuscitam juntos.

É bonito, mas nem sempre é bom. Por vezes, um membro do par pode ser castigado pelo comportamento tóxico do parceiro. De acordo com um estudo recentemente publicado no The Astrophysical Journal, os pares encontrados foram expulsos das suas galáxias quando uma das estrelas colapsou contra uma estrela de neutrões e criou uma explosão tão poderosa que enviou os parceiros binários para o espaço interestelar.

“É como um convidado que é expulso de uma festa com um amigo barulhento”, disse o principal autor do estudo, Xiangyu Jin, da Universidade McGill, em Montreal, no Canadá, em comunicado. “A estrela companheira nesta situação é arrastada para fora da galáxia simplesmente porque está em órbita com a estrela que se tornou numa super-nova.”

Jin e os seus colegas descobriram os exilados estelares enquanto estudavam 15 anos de dados de emissão de raios X colectados pelo Chandra X-ray Observatory da NASA. A equipa ampliou o aglomerado de Fornax, um grupo de mais de 50 galáxias conhecidas localizadas na constelação Fornax.

Certos padrões de emissão contam a história de sistemas estelares binários em que um dos parceiros entrou em colapso numa estrela de neutrões, sugou cargas de gás e poeira da sua estrela parceira para um disco em órbita e super-aqueceu o disco a dezenas de milhões de graus.

Os discos quentes eram visíveis apenas na luz dos raios X, de acordo com os investigadores, e cerca de 30 das assinaturas de raios X detectadas vieram de fora dos limites de qualquer galáxia conhecida.

A equipa concluiu que os sistemas brilhantes eram provavelmente um par de uma estrela de neutrões e uma de não-neutrões que tinham sido catapultadas para fora da galáxia de origem quando a estrela de neutrões entrou em colapso.

Trinta pares de estrelas sem-abrigo podem parecer muito, mas provavelmente há inúmeros outro. Os investigadores detectaram cerca de 200 fontes peculiares de emissões de raios-X em Fornax, mas muitas delas estavam demasiado longe para serem resolvidas.

ZAP //

Por ZAP
3 Junho, 2019



[vasaioqrcode]

2087: Chandra descobre pares estelares banidos das suas galáxias

Estrelas binárias expelidas do enxame da Fornalha.
Crédito: NASA/CXC/Universidade de Nanjing/X. Jin et al.

Cientistas descobriram evidências de que pares de estrelas foram expulsas das suas galáxias hospedeiras. Esta descoberta, que recorreu a dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA, é um dos exemplos mais claros de pares estelares expelidos da sua base galáctica.

Os astrónomos usam o termo sistema “binário” quando se referem a pares de estrelas que se orbitam umas às outras. Esses pares estelares podem consistir de combinações de estrelas como o nosso Sol, ou variedades mais exóticas e mais densas, como estrelas de neutrões ou até mesmo buracos negros.

As estrelas de neutrões formam-se quando uma estrela massiva explode como uma super-nova e o núcleo da estrela colapsa sobre si próprio. Sob certas condições, estas explosões gigantescas que criam a estrela de neutrões não são simétricas. O efeito de recuo pode “chutar” a estrela com tanta força que é expelida da galáxia onde reside. Estes novos resultados do Chandra mostram que, às vezes, uma estrela companheira é também forçada a sair da galáxia.

“É como um convidado que pede para sair de uma festa com um amigo barulhento,” disse Xiangyu Jin, da Universidade McGill em Montreal, Canadá, que liderou o estudo. “A estrela companheira nesta situação é arrastada para fora da galáxia simplesmente porque está em órbita com a estrela que entrou em super-nova.”

Como é que os astrónomos procuram estes pares banidos? Se a estrela companheira estiver suficientemente perto, então a sua matéria espirala em direcção à estrela de neutrões mais densa e forma um disco em seu redor. As fortes forças gravitacionais da estrela de neutrões fazem com que o material neste disco se mova mais depressa à medida que se aproxima da estrela de neutrões e as forças de atrito no disco aquecem-no até dezenas de milhões de graus. A estas temperaturas, o disco brilho em raios-X.

Jin e colaboradores encontraram assinaturas dos chamados binários de raios-X fora das galáxias num estudo abrangente do enxame de galáxias da Fornalha feito com dados do Chandra, obtidos entre 1999 e 2015. Este enxame está relativamente próximo, a cerca de 60 milhões de anos-luz da Terra, na direcção da constelação que partilha o seu nome.

Combinando o grande conjunto de dados do Chandra com observações ópticas, os investigadores fizeram um censo de fontes de raios-X até 600.000 anos-luz da galáxia central do enxame da Fornalha. Os astrónomos concluíram que cerca de 30 fontes no enxame da Fornalha provavelmente seriam pares de estrelas expulsas do centro das suas galáxias hospedeiras.

“Em vez de ficarem amarradas a uma galáxia em particular, estes pares de estrelas existem agora no espaço entre as galáxias, ou estão a sair da sua galáxia,” disse a co-autora Meicun Hou, da Universidade de Nanjing, na China.

A equipa também descobriu outras 150 fontes que parecem estar fora dos limites estelares das galáxias do enxame. No entanto, as suas origens parecem ser outras além da expulsão. Uma possibilidade é que residem nos halos, ou nos limites externos, da galáxia central do enxame da Fornalha, onde se formaram. Uma segunda possibilidade é que são binários de raios-X que foram afastados de uma galáxia pela força gravitacional de uma galáxia próxima durante uma passagem rasante, ou binários de raios-X deixados para trás como parte dos remanescentes de uma galáxia desprovida da maioria das suas estrelas por uma colisão galáctica. Espera-se que tais interacções sejam relativamente comuns numa região tão povoada como a do enxame galáctico da Fornalha.

“Isto é como o fim de uma festa em que os participantes partem em direcções diferentes e só os anfitriões é que ficam para trás,” disse Zhenlin Zhu, também da Universidade de Nanjing. “No caso da Fornalha, o caso extremo é que as galáxias originais realmente não existem mais.”

As observações do Chandra envolveram um tempo total de exposição de 15 dias, permitindo à equipa descobrir 1177 fontes de raios-X na sua região de pesquisa, que cobre 29 galáxias do enxame da Fornalha. A equipa estimou quantas dessas fontes provavelmente pertencem a galáxias do enxame e quantas são fontes muito mais distantes que não pertencem ao aglomerado. Isto deixou-os com cerca de 180 fontes localizadas bem para lá das principais regiões estelares das galáxias do enxame.

“Embora estejamos muito animados com o que descobrimos, os nossos dados sugerem que podem haver muitos mais destes binários expulsos demasiado fracos para serem vistos nos dados do Chandra,” explicou o co-autor Zhiyuan Li, também da Universidade de Nanjing. “Vamos precisar de mais observações do Chandra para detectar essa população de fontes mais fracas.”

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição de 1 de maio de 2019 da revista The Astrophysical Journal e pode ser consultado online.

Astronomia On-line
31 de Maio de 2019

886: ENCONTRANDO BURACOS NEGROS DE MASSA INTERMÉDIA

O levantamento COSMOS Legacy mostra dados que forneceram evidências para a existência de buracos negros de massa intermédia.
Crédito: raios-X – NASA/CXC/ICE/M. Mezcua et al.; infravermelho – NASA/JPL-Caltech; ilustração – NASA/CXC/A. Hobart

Os cientistas deram passos importantes na sua busca para encontrar buracos negros que não são nem muito pequenos nem extremamente grandes. A descoberta destes elusivos buracos negros de massa intermédia pode ajudar os astrónomos a melhor compreender as “sementes” dos maiores buracos negros do Universo primitivo.

A nova investigação surge de dois estudos separados, cada um usando dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA e de outros telescópios.

Os buracos negros que contêm entre cem e várias centenas de milhares de vezes a massa do Sol são chamados buracos negros de “massa intermédia” (IMBHs, sigla inglesa para “intermediate mass black holes”). Isto porque a sua massa os coloca entre os bem documentados e frequentemente estudados buracos negros de “massa estelar”, numa extremidade da escala de massa, e na outra os “buracos negros supermassivos” encontrados nas regiões centrais de galáxias massivas.

Embora tenham sido relatados nos últimos anos vários possíveis IMBHs, os astrónomos ainda estão a tentar determinar quão comuns são e o que as suas propriedades nos ensinam sobre a formação dos primeiros buracos negros supermassivos.

Uma equipa de cientistas usou uma grande campanha de pesquisa chamada Chandra COSMOS-Legacy para estudar galáxias anãs que contêm menos de 1% das estrelas na nossa Via Láctea (COSMOS é uma abreviação de “Cosmic Evolution Survey”). A caracterização destas galáxias foi tornada possível pelo rico conjunto de dados disponíveis para o campo COSMOS em diferentes comprimentos de onda, incluindo dados de telescópios da NASA e da ESA.

Os dados do Chandra foram cruciais para esta investigação porque uma fonte brilhante e pontual de emissão de raios-X, perto do centro de uma galáxia, é um sinal revelador da presença de um buraco negro. Os raios-X são produzidos por gás aquecido a milhões de graus pelas enormes forças gravitacionais e magnéticas próximas do buraco negro.

“Podemos ter descoberto que as galáxias anãs são um paraíso para estes buracos negros intermédios,” comenta Mar Mezcua do Instituto de Ciências Espaciais da Espanha, que liderou um dos estudos. “Nós não encontrámos apenas um punhado de IMBHs – podemos ter encontrado dúzias.”

A sua equipa identificou quarenta buracos negros em crescimento em galáxias anãs. Doze deles estão localizados a uma distância superior a 5 mil milhões de anos-luz da Terra e o mais distante está a 10,9 mil milhões de anos-luz, o buraco negro em crescimento mais distante jamais visto numa galáxia anã. Uma das galáxias anãs é a galáxia menos massiva que se sabe abrigar um buraco negro no seu centro.

A maioria destas fontes são provavelmente IMBHs com massas que variam entre 10 mil e 100 mil vezes a massa do Sol. Um resultado crucial desta pesquisa é que a fracção de galáxias com buracos negros em crescimento é menor para galáxias menos massivas do que para as suas homólogas mais massivas.

Uma segunda equipa liderada por Igor Chilingarian do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica em Cambridge, no estado norte-americano de Massachusetts, encontrou uma amostra separada e importante de possíveis IMBHs em galáxias mais próximas da Via Láctea. Na sua amostra, o candidato mais distante a IMBH encontra-se a aproximadamente 2,8 mil milhões de anos-luz e cerca de 90% dos candidatos que descobriram não está a mais do que 1,3 mil milhões de anos-luz de distância.

Com dados do SDSS (Sloan Digital Sky Survey), Chilingarian e colegas descobriram galáxias com a assinatura óptica de buracos negros em crescimento e, em seguida, estimaram a sua massa. Seleccionaram 305 galáxias com propriedades que sugeriam um buraco negro com uma massa inferior a 300.000 vezes a massa do Sol, espreitando nas regiões centrais de cada uma dessas galáxias.

Apenas 18 membros desta lista continham observações de raios-X de alta qualidade que permitiram a confirmação de que as fontes são buracos negros. Foram obtidas detecções com o Chandra e com o XMM-Newton para 10 fontes, mostrando que aproximadamente metade dos 305 candidatos a IMBH são provavelmente IMBHs válidos. As massas das dez fontes detectadas com observações de raios-X têm massas determinadas entre 40.000 e 300.000 vezes a massa do Sol.

“Esta é a maior amostra de buracos negros de massa intermédia já encontrada,” comenta Chilingarian. “Este tesouro de buracos negros pode ser usado para abordar um dos maiores mistérios da astrofísica.”

Os IMBHs podem explicar como os maiores buracos negros, os supermassivos, foram capazes de se formar tão rapidamente após o Big Bang. Uma explicação diz que os buracos negros supermassivos crescem ao longo do tempo a partir de buracos negros menores, “sementes” com cerca de 100 vezes a massa do Sol. Algumas destas sementes devem fundir-se para formar IMBHs. Outra explicação diz que se formam muito rapidamente a partir do colapso de uma gigantesca nuvem de gás com uma massa igual a centenas de milhares de vezes a do Sol.

Mezcua e a sua equipa podem estar a ver evidências a favor da ideia de colapso directo, porque esta hipótese prevê que as galáxias menos massivas na sua amostra têm uma probabilidade mais baixa de conter IMBHs.

“As nossas evidências são apenas circunstanciais porque é possível que os IMBHs sejam igualmente comuns nas galáxias mais pequenas, mas não estejam a consumir matéria suficiente para serem detectados como fontes de raios-X,” diz a co-autora de Mezcua, Francesca Civano do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica.

A equipa de Chilingarian tem uma conclusão diferente.

“Argumentamos que meramente a presença de buracos negros de massa intermédia, na gama de massas que detectámos, sugere a existência de buracos negros mais pequenos com massas equivalentes a várias centenas de sóis,” comenta o co-autor de Chilingarian, Ivan Yu. Katkov da Universidade Estatal de Moscovo, Rússia. “Estes buracos negros mais pequenos podem ser as sementes da formação dos buracos negros supermassivos.”

Outra possibilidade é a ocorrência de ambos os mecanismos. Ambas as equipas concordam que, para fazer conclusões firmes, são necessárias amostras muito maiores de buracos negros, usando dados de satélites futuros. O artigo por Mar Mezcua e colegas foi publicado na edição de Agosto da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e está disponível online. O artigo por Igor Chilingarian foi recentemente aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal e está também disponível online.

Astronomia online
17 de Agosto de 2018

[vasaioqrcode]

See also Blogs Eclypse and Lab Fotográfico

782: RAIOS-X PODEM SER AS PRIMEIRAS EVIDÊNCIAS DE UMA ESTRELA A DEVORAR UM PLANETA

Esta impressão de artista ilustra a destruição de um planeta jovem, que os cientistas podem ter testemunhado pela primeira vez.
Crédito: NASA/CXC/M. Weiss

Há já quase um século que os astrónomos investigam a curiosa variabilidade de jovens estrelas que residem na região de Touro-Cocheiro a cerca de 450 anos-luz da Terra. Uma estrela em particular chamou a atenção dos cientistas. A cada poucas décadas, a luz da estrela diminui brevemente antes de aumentar novamente.

Nos últimos anos, os astrónomos observaram a estrela a diminuir de brilho com mais frequência, e por períodos mais longos, levantando a questão: o que é obscurece repetidamente a estrela? A resposta, pensam os astrónomos, pode lançar luz sobre alguns dos processos caóticos que ocorrem no início do desenvolvimento de uma estrela.

Agora, físicos do MIT e de outras instituições observaram a estrela, de nome RW Aur A, com o Observatório de raios-X Chandra da NASA. Eles encontraram evidências do que pode ter provocado o seu mais recente evento de escurecimento: uma colisão entre dois corpos planetários infantis, que produziu no seu rescaldo uma densa nuvem de gás e poeira. Quando esses destroços planetários caíram na estrela, formaram um véu espesso, obscurecendo temporariamente a luz da estrela.

“As simulações de computador prevêem há muito que os planetas podem cair para uma estrela jovem, mas nunca tínhamos observado isso antes,” comenta Hans Moritz Guenther, investigador do Instituto kavli para Astrofísica e Investigação Espacial do MIT, que liderou o estudo. “Se a nossa interpretação dos dados estiver correta, esta será a primeira vez que observamos directamente uma estrela jovem a devorar um planeta ou planetas.”

Os anteriores eventos de escurecimento da estrela podem ter sido provocados por colisões similares, quer seja entre dois corpos planetários, quer seja entre remanescentes maiores de colisões passadas que se encontraram de frente e depois se separaram novamente.

“É especulação, mas se temos uma colisão entre dois fragmentos, é provável que depois ganhem órbitas perigosas, o que aumenta a probabilidade de que atinjam outra vez outros objectos,” realça Guenther.

Guenther é o autor principal de um artigo que divulga os resultados do grupo, publicado na revista The Astronomical Journal. Os co-autores são David Huenemoerder e David Principe do MIT, investigadores do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica e colaboradores na Alemanha e Bélgica.

Um encobrimento estelar

Os cientistas que estudam o desenvolvimento inicial de estrelas frequentemente observam as Nuvens Escuras de Touro-Cocheiro, uma concentração de nuvens moleculares nas constelações de Touro e Cocheiro que abrigam berçários estelares com milhares de estrelas infantis. As estrelas jovens formam-se a partir do colapso gravitacional de gás e poeira no interior destas nuvens. As estrelas muito jovens, ao contrário do nosso Sol comparativamente maduro, ainda estão rodeadas por um disco giratório de detritos, incluindo gás, poeira e aglomerados de material que variam em tamanho, desde pequenos grãos de poeira a pedregulhos, e possivelmente até planetas bebés.

“Se tivermos em consideração o nosso Sistema Solar, temos planetas e não um disco enorme em redor do Sol,” explica Guenther. “Estes discos duram talvez 5 a 10 milhões de anos e, em Touro, há muitas estrelas que já perderam o seu disco, mas algumas ainda o têm. Se quisermos saber o que acontece nos estágios finais da dispersão deste disco, Touro é um dos locais onde os podemos encontrar.”

Guenther e colegas focam-se em estrelas jovens o suficiente para ainda hospedar discos. Estava particularmente interessado em RW Aur A, que está no limite mais antigo da faixa etária das estrelas jovens, pois estima-se que tenha vários milhões de anos. RW Aur A faz parte de um sistema duplo, o que significa que orbita outra estrela jovem, RW Aur B. Ambas as estrelas têm aproximadamente a mesma massa que o Sol.

Desde 1937 que os astrónomos têm registado quedas notáveis no brilho de RW Aur A a cada poucas décadas. Cada evento de escurecimento parecia durar mais ou menos um mês. Em 2011, a estrela diminui novamente de brilho, desta vez durante aproximadamente meio ano. A estrela eventualmente aumentou de brilho, só para desvanecer outra vez em meados de 2014. Em Novembro de 2016, a estrela retornou à sua plena luminosidade.

Os astrónomos propuseram que este escurecimento é provocado por um fluxo passageiro de gás na orla externa do disco da estrela. Outros ainda teorizaram que a queda de brilho se deve a processos que ocorrem mais perto do centro da estrela.

“Nós queríamos estudar o material que cobre a estrela, que de alguma forma está provavelmente relacionado com o disco,” realça Guenther. “É uma oportunidade rara.”

Uma assinatura de ferro

Em Janeiro de 2017, RW Aur A diminui novamente de brilho e a equipa usou o Observatório de raios-X Chandra da NASA para registar a emissão de raios-X da estrela.

“Os raios-X vêm da estrela e o espectro de raios-X muda à medida que passa pelo gás no disco,” explica Guenther. “Estamos à procura de certas assinaturas que o gás imprime no espectro de raios-X.”

No total, o Chandra quase 14 horas de dados de raios-X da estrela. Depois de os analisarem, os cientistas obtiveram várias revelações surpreendentes: o disco da estrela hospeda uma grande quantidade de material; a estrela é muito mais quente do que o esperado; e o disco contém muito mais ferro do que o esperado – não tanto ferro como na Terra, mas mais do que, digamos, uma típica lua no nosso Sistema Solar (a nossa Lua, no entanto, tem muito mais ferro do que os cientistas estimaram no disco da estrela).

Este último ponto foi o mais intrigante para a equipa. Normalmente, um espectro de raios-X de uma estrela pode mostrar vários elementos, como o oxigénio, ferro, silício e magnésio, e a quantidade de cada elemento presente depende da temperatura no interior do disco de uma estrela.

“Aqui, vemos muito mais ferro, pelo menos 10 vezes mais do que antes, o que é muito invulgar, porque normalmente as estrelas activas e quentes têm menos ferro do que as outras, ao passo que esta tem mais,” salienta Guenther. “De onde vem todo este ferro?”

Os investigadores especulam que este excesso de ferro pode ter vindo de duas possíveis fontes. A primeira é um fenómeno conhecido como armadilha de pressão de poeira, na qual pequenos grãos ou partículas como ferro podem ficar presas nas “zonas mortas” de um disco. Se a estrutura do disco mudar repentinamente, como quando a estrela parceira passar perto, as forças de maré resultantes podem libertar as partículas presas, formando um excesso de ferro que pode cair para a estrela.

A segunda teoria é, para Guenther, a mais convincente. Neste cenário, o excesso de ferro é criado quando dois planetesimais, ou corpos planetários infantis, colidem, libertando uma espessa nuvem de partículas. Se um ou ambos os planetas forem compostos parcialmente de ferro, a sua colisão pode expelir uma grande quantidade de ferro para o disco e obscurecer temporariamente a luz quando o material cai na estrela.

“Existem muitos processos que ocorrem em estrelas jovens, mas estes dois cenários podem possivelmente produzir algo que se parece com o que observámos,” explica Guenther.

Ele espera fazer, no futuro, mais observações da estrela, a fim de ver se a quantidade de ferro em redor da estrela mudou – uma medição que poderá ajudar os cientistas a determinar o tamanho da fonte de ferro. Por exemplo, se for detectada a mesma quantidade de ferro, digamos, daqui a um ano, isso pode indicar que o ferro vem de uma fonte relativamente massiva, como uma grande colisão planetária, ao invés da baixa abundância de ferro no disco.

“Actualmente fazem-se muitos esforços para aprender mais sobre exoplanetas e sobre a sua formação, de modo que é obviamente muito importante ver como os planetas jovens podem ser destruídos em interacções com as suas estrelas hospedeiras e com outros planetas, e quais os factores que determinam a sua sobrevivência,” conclui Guenther.

Astronomia On-line
20 de Julho de 2018

[vasaioqrcode]

[SlideDeck2 id=1476]

[powr-hit-counter id=9a3764aa_1532077011832]

See also Blog

“PEPITAS VERMELHAS” SÃO OURO GALÁCTICO PARA OS ASTRÓNOMOS

Impressão de artista e imagem de raios-X da “pepita vermelha” MRK 1216.
Crédito: raios-X – NASA/CXC/Universidade MTA-Eötvös/N. Werner et al.; ilustração – NASA/CXC/M. Weiss

Há cerca de uma década, os astrónomos descobriram uma população de galáxias pequenas, mas massivas, a que chamaram “red nuggets” (pepitas vermelhas). Um novo estudo com o Observatório de raios-X Chandra da NASA indica que os buracos negros “esmagaram” a formação das estrelas nessas galáxias e podem ter usado parte do seu combustível estelar para crescer até proporções invulgarmente massivas.

As “pepitas vermelhas” foram descobertas pela primeira vez pelo Telescópio Espacial Hubble a grandes distâncias da Terra, correspondendo a épocas apenas três ou quatro mil milhões de anos após o Big Bang. São relíquias das primeiras galáxias massivas que se formaram apenas mil milhões de anos após o Big Bang. Os astrónomos pensam que são os antepassados das gigantescas galáxias elípticas vistas no Universo local. As massas das pepitas vermelhas são semelhantes às das galáxias elípticas gigantes, mas têm apenas mais ou menos um-quinto do seu tamanho.

Enquanto a maioria das pepitas vermelhas se fundiu com outras galáxias ao longo de milhares de milhões de anos, um pequeno número conseguiu escapar intocado ao longo da história do cosmos. Estas pepitas vermelhas ilesas representam uma oportunidade única para estudar como as galáxias, e o buraco negro super-massivo nos centros, se comportam ao longo de milhares de milhões de anos de isolamento.

Pela primeira vez, o Chandra foi usado para estudar o gás quente em duas destas pepitas vermelhas isoladas, MRK 1216 e PGC 032873. Encontra-se a apenas 295 milhões e 344 milhões de anos-luz da Terra, respectivamente, em vez de milhares de milhões de anos-luz para as primeiras pepitas vermelhas conhecidas. O gás quente emissor de raios-X contém a impressão da actividade gerada pelos buracos negros super-massivos em cada uma das duas galáxias.

“Estas galáxias existem há 13 mil milhões de anos sem nunca terem interagido com outras do seu tipo,” comenta Norbert Werner do Grupo Lendület de Investigação de Astrofísica e do Universo Quente da Universidade MTA-Eötvös em Budapeste, Hungria, que liderou o estudo. “Estamos a descobrir que os buracos negros nestas galáxias assumem o controlo e o resultado não é bom para novas estrelas que tentam formar-se.”

Os astrónomos sabem há muito que o material que cai em direcção a um buraco negro pode ser redireccionado para fora a altas velocidades devido aos intensos campos gravitacionais e magnéticos. Estes jactos velozes podem desligar a formação estelar. Isto acontece porque as explosões da vizinhança do buraco negro fornecem uma poderosa fonte de calor, impedindo que o gás interestelar quente da galáxia arrefeça o suficiente para permitir que um grande número de estrelas se forme.

A temperatura do gás quente é maior no centro da galáxia MRK 1216 em comparação com os seus arredores, mostrando os efeitos do aquecimento recente pelo buraco negro. Além disso, a emissão de rádio é observada a partir do centro da galáxia, uma assinatura de jactos de buracos negros. Finalmente, a emissão de raios-X da vizinhança do buraco negro é cerca de cem milhões de vezes menor do que o limite teórico de quão rápido um buraco negro pode crescer – chamado “limite de Eddington” – onde a pressão externa da radiação é balançada pela atracção da gravidade para o interior. Este baixo nível de emissão de raios-X é típico dos buracos negros que produzem jactos. Todos estes factores fornecem fortes evidências de que as actividades geradas pelos buracos negros super-massivos nestas galáxias pepitas vermelhas está a suprimir a formação de novas estrelas.

Os buracos negros e o gás quente podem ter outra ligação. Os autores sugerem que grande parte da massa do buraco negro pode ter-se acumulado a partir do gás quente que envolve ambas as galáxias. Os buracos negros de MRK 1216 e PGC 032873 estão entre os mais massivos conhecidos, com massas estimadas em aproximadamente 5 mil milhões de vezes a massa do Sol, com base em observações ópticas das velocidades das estrelas perto dos centros das galáxias. Além do mais, estima-se que a massa do buraco negro de MRK 1216 e possivelmente a do de PGC 032873 correspondam a uma baixa percentagem das massas combinadas de todas as estrelas nas regiões centrais das galáxias, enquanto na maioria das galáxias, a proporção é cerca de dez vezes mais pequena.

“Aparentemente, deixados à sua própria sorte, os buracos negros podem agir como ‘bullies’,” diz a co-autora Kiran Lakhchaura, também da Universidade MTA-Eötvös.

“Não apenas impedem a formação de novas estrelas,” diz o co-autor Massimo Gaspari, da Universidade de Princeton, “como também ‘pegam’ em algum desse material e usam-no como alimento.”

Em adição, o gás quente dentro e em redor de PGC 032873 é cerca de dez vezes mais fraco do que o gás quente em redor de MRK 1216. Dado que ambas as galáxias parecem ter evoluído isoladamente ao longo dos últimos 13 mil milhões de anos, esta diferença pode ter surgido no passado a partir de explosões mais ferozes do buraco negro de PGC 032873, que dissipou a maior parte do gás quente.

“Os dados do Chandra dizem-nos mais sobre como foi esta longa e solitária viagem através do tempo cósmico para estas galáxias,” afirma a co-autora Rebecca Canning da Universidade de Stanford. “Embora as galáxias não tenham interagido com outras, mostram muita agitação interna.”

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição mais recente da revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e está disponível online.

Astronomia On-line
26 de Junho de 2018

[vasaioqrcode]

[SlideDeck2 id=1476]

[powr-hit-counter id=a90bffa5_1530010354384]

673: Investigadores descobrem o melhor sinal de um buraco negro raro

 

O observatório XMM-Newton da ESA descobriu aquele que até agora é o melhor candidato para um fenómeno cósmico raro: um buraco negro de massa intermédia (IMBH) no processo de despedaçar e devorar uma estrela próxima.

Dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA (amarelo-branco) e do Observatório de Raios-X Chandra da NASA (roxo). A fonte branco-roxa no canto inferior esquerdo mostra a emissão de raios-X dos restos de uma estrela que foi despedaçada quando caiu em direcção a um buraco negro de massa intermédia. A galáxia hospedeira do buraco negro está localizada no meio da imagem. Créditos: X-ray: NASA/CXC/UNH/D.Lin et al, Optical: NASA/ESA/STScI.

No Universo, há vários tipos de buracos negros: as estrelas massivas, quando morrem, criam buracos negros de massa estelar, por sua vez, as galáxias albergam nos seus centros buracos negros super-massivos, com massas equivalentes a milhões ou milhares de milhões de sóis.

Entre esses dois extremos temos os buracos negros com massa intermédia, mais raros. Pensa-se que eventualmente irão crescer para se tornarem buracos negros super-massivos, e como são especialmente difíceis de detectar, foram até agora encontrados poucos candidatos.

Usando dados de raios-X do Observatório XMM-Newton, da ESA, do Observatório Chandra de Raios-X, da NASA, e do Telescópio de Raios-X Swift, da NASA, uma equipa de investigadores encontrou um raro e revelador sinal de actividade, mais precisamente, um enorme clarão de radiação, nos limites de uma galáxia distante, lançado quando uma estrela passou muito perto de um buraco negro e foi devorada.

“Isso é incrivelmente estimulante: este tipo de buraco negro nunca tinha sido visto de uma forma tão clara”, disse Dacheng Lin, da Universidade de New Hampshire, EUA. “Tinham sido encontrados alguns candidatos, mas no geral são extremamente raros e muito procurados. Este é o melhor candidato a buraco negro de massa intermédia observado até agora.”

Pensa-se que este tipo de buraco negro se pode formar de várias maneiras. Um dos cenários de formação é a rápida fusão de estrelas massivas que se encontram em enxames estelares densos, o que torna os centros destes enxames nos melhores lugares para procurar este tipo de buracos negros. No entanto, no momento da formação, estas áreas tendem a estar desprovidas de gás, ficando os novos buracos negros sem material para consumir e, consequentemente, emitindo pouca radiação – o que os torna extremamente difíceis de detectar.

“Um dos poucos métodos que podemos usar para tentar encontrar um buraco negro de massa intermédia é esperar que uma estrela passe perto dele e comece a ser despedaçada – isto abre novamente o apetite do buraco negro levando-o a emitir um clarão que podemos observar,” acrescentou Lin. “Este tipo de evento só tinha antes sido visto claramente no centro de uma galáxia, não nos limites mais exteriores.”

A fonte de raios-X 3XMM J215022.4-055108, vista pelo XMM-Newton em 2006 (esquerda) e 2009 (direita). Este é o melhor candidato de sempre para um buraco negro de massa intermédia no processo de despedaçar e devorar uma estrela próxima e durante o qual emitiu uma enorme quantidade de luz. A comparação entre as duas imagens mostra como a explosão de energia libertada pelo poderoso evento diminuiu gradualmente ao longo dos anos. Crédito: ESA.

Lin e a equipa analisaram dados do XMM-Newton até encontrarem o candidato. Identificaram-no em observações, realizadas em 2006 e 2009, de uma grande galáxia situada a cerca de 740 milhões de anos-luz, e ainda em outros dados do Chandra (2006 e 2016) e do Swift (2014).

“Também analisámos imagens da galáxia obtidas por vários outros telescópios, para vermos como era a emissão em termos ópticos”, disse Jay Strader, da Michigan State University, EUA, co-autor do estudo.

“Vimos a fonte a brilhar em duas imagens de 2005 – parecia muito mais azul e brilhante do que era alguns anos antes. Comparando todos os dados, determinámos que a infeliz estrela foi provavelmente despedaçada em Outubro de 2003, e que produziu uma explosão de energia que decaiu ao longo dos 10 anos seguintes.”

Os cientistas acreditam que a estrela foi despedaçada por um buraco negro com uma massa aproximada de cinquenta mil sóis.

Estas explosões desencadeadas por estrelas só muito raramente acontecem para este tipo de buraco negro, pelo que a descoberta sugere que pode haver muitos mais em estado adormecido nas periferias das galáxias do Universo local.

“Este candidato foi descoberto através de uma investigação intensiva no X-ray Source Catalog do XMM-Newton, que está repleto de dados de alta qualidade, cobrindo grandes áreas do céu, essenciais para determinar o tamanho do buraco negro e o que causou a explosão de radiação observada,” disse Norbert Schartel, Cientista do Projecto XMM-Newton, ESA.

“O X-ray Source Catalog do XMM-Newton é atualmente o maior catálogo deste tipo, contendo mais de meio milhão de fontes: há objectos exóticos, como o do nosso estudo, ainda escondidos e à espera de serem descobertos através de análise intensiva de dados,” acrescentou Natalie Webb, diretora do Survey Science Center  do XMM-Newton no Instituto de Pesquisa em Astrofísica e Planetologia (IRAP), em Toulouse, França, co-autora do estudo.

“Sabermos mais sobre estes objectos e os fenómenos a eles associados é fundamental para compreendermos melhor os buracos negros. Os nossos modelos actuais podem ser comparados a um cenário em que uma civilização alienígena observa a Terra e vê os avós a deixarem os netos na pré-escola: podem assumir que existe mais qualquer ligação pelo meio, que se adeqúe ao modelo que têm da duração da vida humana, mas sem observarem essa ligação, não podem ter a certeza. Esta descoberta é incrivelmente importante e mostra que o método que estamos a usar é um bom método,” concluiu Norbert.

Fonte da notícia: Phys.org

Portal do Astrónomo
Teresa Direitinho
19 Junho, 2018

[vasaioqrcode]

[SlideDeck2 id=1476]

[powr-hit-counter id=bc5788cf_1529496765982]

642: CHANDRA EXPLORA SISTEMA ESTELAR MAIS PRÓXIMO EM BUSCA DE POSSÍVEIS PERIGOS

 

Na busca da Humanidade por vida para lá do nosso Sistema Solar, um dos melhores lugares considerados pelos cientistas é Alpha Centauri, um sistema que contém as três estrelas mais próximas do Sol.

Um novo estudo que envolveu a monitorização de Alpha Centauri por mais de uma década pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA fornece notícias encorajadoras sobre um aspecto chave da habitabilidade planetária. O estudo indica que quaisquer planetas em órbita das duas estrelas mais brilhantes no sistema Alpha Cen provavelmente não serão atingidos por grandes quantidades de raios-X das suas estrelas hospedeiras. Os raios-X e os efeitos do “clima espacial” são nocivos para a vida desprotegida, directamente através de doses elevadas de radiação e indirectamente através da remoção de atmosferas planetárias (um destino que se pensa ter acontecido em Marte).

Alpha Centauri é um sistema triplo localizado a pouco mais de 4,3 anos-luz, ou cerca de 4,1 biliões de quilómetros da Terra. Embora esta seja uma grande distância em termos terrestres, o sistema está muito mais perto do que a mais próxima estrela do tipo solar.

“Por estar relativamente perto, o sistema Alpha Centauri é visto por muitos como o melhor candidato a explorar em busca de sinais de vida,” realça Tom Ayres, da Universidade do Colorado em Boulder. “A questão é, vamos encontrar planetas num ambiente propício à vida como a conhecemos?”

As estrelas no sistema Alpha Centauri incluem um par chamado “A” e “B” (abreviação AB) que orbitam relativamente perto uma da outra. Alpha Cen A é um gémeo semelhante ao nosso Sol em quase todos os sentidos, incluindo a idade, enquanto Alpha Cen B é um pouco menor e mais fraca, mas ainda bastante parecida com o Sol. O terceiro membro, Alpha Cen C (também conhecida como Proxima), é uma estrela anã vermelha muito mais pequena que viaja em redor do par AB numa órbita muito maior que a leva mais de mil vezes mais longe do par AB do que a distância Terra-Sol. Proxima actualmente detém o título de estrela mais próxima da Terra, embora AB esteja em segundo lugar.

Um novo estudo que envolve a monitorização a longo prazo de Alpha Centauri pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA indica que quaisquer planetas em órbita das duas estrelas mais brilhantes não são provavelmente atingidos por grandes quantidades de raios-X. Isto é importante para a viabilidade da vida no sistema estelar mais próximo do Sistema Solar. A imagem no canto superior esquerdo foi obtida pelo Chandra no dia 2 de maio de 2017, vista em contexto com uma imagem óptica de campo largo obtida no solo. Alpha Centauri é um sistema estelar triplo localizado a pouco mais de 4 anos-luz da Terra.
Crédito: ótico – Zdenek Bardon; raios-X – NASA/CXC/Universidade do Colorado/T. Ayres et al.

Os dados do Chandra revelam que as perspectivas de vida em termos de bombardeamento actual de raios-X são na verdade melhores em torno de Alpha Cen A do que em torno do Sol, e Alpha Cen B é apenas ligeiramente pior. Proxima, por outro lado, é um tipo de estrela anã vermelha activa conhecida por libertar perigosas explosões de raios-X e provavelmente hostil à vida.

“Esta é uma notícia muito boa para Alpha Cen AB em termos da capacidade da vida (em qualquer um dos seus planetas) em sobreviver aos ataques de radiação das estrelas,” comenta Ayres. “O Chandra mostra-nos que a vida deverá ter uma chance de luta nos planetas em torno de qualquer uma destas estrelas.”

Apesar de já ter sido descoberto um planeta do tamanho da Terra em torno de Proxima, os astrónomos continuam à procura, sem sucesso, de exoplanetas em torno de Alpha Cen A e B. A caça exoplanetária em redor destas estrelas provou recentemente ser mais difícil devido à órbita do par, que aproximou as duas estrelas brilhantes uma da outra no céu na última década.

Para ajudar a determinar se as estrelas de Alpha Cen são hospitaleiras à vida, os astrónomos realizaram uma campanha de longo prazo na qual o Chandra observa as duas principais estrelas do sistema a cada seis meses desde 2005. O Chandra é o único observatório de raios-X capaz de resolver AB durante a sua actual aproximação orbital, a fim de determinar o que cada estrela está a fazer.

Estas medições a longo prazo capturaram os altos e baixos da actividade de raios-X de AB, análoga ao ciclo de 11 anos das manchas solares do Sol. Mostram que quaisquer planetas na zona habitável da estrela A receberiam uma dose mais pequena de raios-X, em média, do que planetas semelhantes em torno do Sol. Para a companheira B, a dose de raios-X para planetas na zona habitável é maior do que a do Sol, mas só por um factor de aproximadamente 5.

Em comparação, os planetas na zona habitável em torno de Proxima recebem uma dose média de raios-X cerca de 500 vezes maior que a da Terra e 50.000 vezes maior durante uma grande erupção estelar.

Além de iluminar a possível habitabilidade dos planetas de Alpha Cen, a história de raios-X do par AB, pelo Chandra, ajuda às explorações teóricas da actividade cíclica de raios-X do nosso Sol. A sua compreensão é fundamental para os perigos cósmicos como o Clima Espacial, que podem impactar a tecnologia da nossa civilização cá na Terra.

Tom Ayres apresentou estes resultados na 232.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Denver, no estado norte-americano do Colorado, e alguns dos resultados foram publicados na edição de Janeiro de 2018 da revista científica Research Notes of the American Astronomical Society.

Links:

Notícias relacionadas:
NASA (comunicado de imprensa)
Observatório de raios-X Chandra (comunicado de imprensa)
Artigo científico (Research Notes of the American Astronomical Society)
Astronomy
Universe Today
Astronomy Now
PHYSORG
astrobiology web
Newsweek

Alpha Centauri:
Wikipedia

Proxima Centauri:
Wikipedia

Observatório Chandra:
Página oficial (Harvard)
Página oficial (NASA)
Wikipedia

Astronomia On-line
12 de Junho de 2018

[vasaioqrcode]

[SlideDeck2 id=1476]

[powr-hit-counter id=c70270be_1528813691880]