3749: Colisão galáctica pode ter desencadeado a formação do Sistema Solar

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A galáxia anã de Sagitário orbita a Via Láctea há milhares de milhões de anos. À medida que o seu percurso em torno da 10.000 vezes mais massiva Via Láctea gradualmente ficava mais pequeno, começou a colidir com o disco da nossa Galáxia. As três colisões conhecidas entre Sagitário e a Via Láctea podem, segundo um novo estudo, ter desencadeado episódios de intensa formação estelar, um dos quais pode ter dado origem ao Sistema Solar.
Crédito: ESA

A formação do Sol, o Sistema Solar e o subsequente surgimento de vida na Terra podem ser uma consequência de uma colisão entre a nossa Galáxia, a Via Láctea, e uma galáxia menor chamada Sagitário, descoberta na década de 1990, que orbita o nosso lar galáctico.

Os astrónomos sabem que Sagitário colide, repetidamente, com o disco da Via Láctea, enquanto a sua órbita ao redor do núcleo da galáxia se aperta como resultado de forças gravitacionais. Estudos anteriores sugeriram que Sagitário, a chamada galáxia anã, teve um efeito profundo sobre como as estrelas se movem na Via Láctea. Alguns até afirmam que a estrutura espiral da marca registada da Via Láctea, que é 10.000 vezes mais massiva, pode ser o resultado de pelo menos três acidentes conhecidos com Sagitário nos últimos seis mil milhões de anos.

Um novo estudo, baseado em dados recolhidos pelo telescópio de mapeamento Galáctico da ESA, Gaia, revelou, pela primeira vez, que a influência de Sagitário na Via Láctea pode ser ainda mais substancial. As ondulações causadas pelas colisões parecem ter desencadeado grandes episódios de formação estelar, um dos quais coincidiu, aproximadamente, com o tempo da formação do Sol, há 4,7 mil milhões de anos atrás.

“Sabe-se, a partir de modelos existentes, que Sagitário caiu na Via Láctea três vezes – primeiro há cerca de cinco ou seis mil milhões de anos atrás, depois há cerca de dois mil milhões de anos atrás e, finalmente, há mil milhões de anos atrás,” diz Tomás Ruiz-Lara, investigador em Astrofísica no Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC) em Tenerife, Espanha, e autor principal do novo estudo publicado na revista Nature Astronomy.

“Quando analisámos os dados do Gaia sobre a Via Láctea, encontrámos três períodos de maior formação estelar que atingiram o pico há 5,7 mil milhões de anos atrás, 1,9 mil milhões de anos atrás e mil milhões de anos atrás, correspondendo ao período em que se pensa que Sagitário tenha atravessado o disco da Via Láctea.”

Os investigadores analisaram as luminosidades, distâncias e cores das estrelas numa esfera de cerca de 6500 anos-luz ao redor do Sol e compararam os dados com os modelos de evolução estelar existentes. Segundo Tomás, a noção de que a galáxia anã pode ter tido esse efeito faz muito sentido.

“No começo temos uma galáxia, a Via Láctea, que é relativamente silenciosa,” diz Tomás. “Após uma época violenta inicial de formação de estrelas, parcialmente desencadeada por uma fusão anterior, como descrito num estudo anterior, a Via Láctea alcançou um estado equilibrado em que as estrelas se formavam constantemente. De repente, temos Sagitário a cair e a atrapalhar o equilíbrio, fazendo com que todo o gás e poeira, anteriormente calmos dentro da galáxia maior, se espalhem como ondas na água.”

Nalgumas áreas da Via Láctea, essas ondulações levariam a maiores concentrações de poeira e gás, enquanto esvaziavam outras. A alta densidade de material nessas áreas desencadearia a formação de novas estrelas.

“Parece que Sagitário não só moldou a estrutura e influenciou a dinâmica de como as estrelas se estão a mover na Via Láctea, mas também levou à construção da Via Láctea,” diz Carme Gallart, co-autora do papel, também do IAC. “Parece que uma parte importante da massa estelar da Via Láctea foi formada devido às interacções com Sagitário e não existiria de outra forma.”

De facto, parece possível que nem mesmo o Sol e os seus planetas existissem se a anã Sagitário não tivesse sido presa pela força gravitacional da Via Láctea e, eventualmente, colidido com o seu disco.

“O Sol formou-se no momento em que as estrelas estavam a formar-se na Via Láctea por causa da primeira passagem de Sagitário,” diz Carme. “Não sabemos se a nuvem específica de gás e poeira que se transformou no Sol entrou em colapso por causa dos efeitos de Sagitário ou não. Mas é um cenário possível porque a idade do Sol é consistente com uma estrela formada como resultado do efeito Sagitário.”

Cada colisão com Sagitário removeu parte do seu gás e poeira, deixando a galáxia menor após cada passagem. Os dados existentes sugerem que Sagitário pode ter passado pelo disco da Via Láctea novamente há relativamente pouco tempo, nos últimos cem milhões de anos, e, actualmente, encontra-se muito próxima. De fato, o novo estudo constatou uma recente explosão de formação estelar, sugerindo uma possível nova e contínua onda de nascimento estelar.

De acordo com o cientista do projecto Gaia da ESA, Timo Prusti, estas informações detalhadas sobre a história da formação estelar da Via Láctea não seriam possíveis antes do Gaia, o telescópio de mapeamento de estrelas lançado no final de 2013, cujos dois lançamentos de dados em 2016 e 2018 revolucionaram o estudo da Via Láctea.

“Algumas determinações da história da formação de estrelas na Via Láctea já existiam antes, com base em dados da missão Hipparcos da ESA, no início dos anos 90,” diz Timo. “Mas essas observações foram focadas na vizinhança imediata do Sol. Não era realmente representativo e, portanto, não foi possível descobrir essas explosões em formação de estrelas que vemos agora.

“Esta é realmente a primeira vez que vemos uma história detalhada da formação estelar da Via Láctea. É uma prova do poder científico de Gaia que temos visto se manifestar repetidamente em inúmeros estudos inovadores num período de apenas alguns anos.”

Astronomia On-line
29 de Maio de 2020

 

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3546: Investigadores obtêm, pela primeira vez, provas fotográficas de jacto emergindo da colisão de galáxias

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A galáxia Seyfert 1, TXS 2116-077 (à direita), colide com outra galáxia espiral de massa semelhante, criando um jacto relativista no centro de TXS. Ambas as galáxias têm NGAs (núcleos galácticos activos).
Crédito: Vaidehi Paliya

Uma equipa de investigadores da Faculdade de Ciências da Universidade de Clemson, Carolina do Sul, EUA, em colaboração com colegas internacionais, divulgou a primeira detecção definitiva de um jacto relativista emergindo de duas galáxias em colisão – em essência, a primeira prova fotográfica de que a fusão de galáxias pode produzir jactos de partículas carregadas que viajam quase à velocidade da luz.

Além disso, os cientistas descobriram anteriormente que estes jactos podiam ser encontrados em galáxias elípticas, que podem ser formadas na fusão de duas galáxias espirais. Agora, têm uma imagem que mostra a formação de um jacto de duas galáxias mais jovens em forma de espiral.

“Pela primeira vez, encontrámos duas galáxias em forma de espiral – ou disco – num percurso de colisão que produziram um jacto bebé nascente que acabou de começar a sua vida no centro de uma das galáxias,” disse Vaidehi Paliya, ex-investigador de doutoramento de Clemson e autor principal dos resultados relatados na revista The Astrophysical Journal no dia 7 de Abril de 2020.

O facto de o jacto ser tão jovem permitiu que os cientistas vissem claramente a sua hospedeira.

Segundo o co-autor Marco Ajello, as colisões galácticas já foram fotografadas muitas vezes. Mas ele e colegas são os primeiros a capturar a fusão de duas galáxias onde existe um jacto totalmente apontado para nós – ainda que muito jovem e, portanto, ainda não suficientemente brilhante para nos cegar.

“Normalmente, um jacto emite luz tão poderosa que não podemos ver a galáxia por trás,” disse Stefano Marchesi, professor adjunto de física e astronomia de Clemson. “É como tentar olhar para um objecto e alguém apontar uma lanterna brilhante aos nossos olhos. Tudo o que podemos ver é a lanterna. Este jacto é menos poderoso, de modo que podemos na verdade ver a galáxia onde nasceu.”

Os jactos são dos fenómenos astrofísicos mais poderosos do Universo. Podem emitir mais energia por segundo do que o nosso Sol produzirá durante toda a sua vida. Esta energia está na forma de radiação, como ondas de rádio intensas, raios-X e raios-gama.

“Os jactos são os melhores aceleradores do Universo – muito melhores do que os super-aceleradores que temos na Terra,” disse Dieter Hartmann, co-autor do artigo científico, referindo-se aos colisores usados nos estudos de física de alta energia.

Pensa-se que os jactos nascem de galáxias elípticas mais antigas, com um NGA (núcleo galáctico activo), um buraco negro super-massivo que reside no seu centro. Como ponto de referência, os cientistas pensam que todas as galáxias têm buracos negros super-massivos no centro, mas nem todas têm núcleos galácticos activos. Por exemplo, o buraco negro super-massivo da nossa Via Láctea está adormecido.

Os cientistas teorizam que os NGAs crescem atraindo gravitacionalmente gás e poeira através de um processo chamado acreção. Mas nem toda esta matéria é acretada para o buraco negro. Algumas das partículas tornam-se aceleradas e são expelidas para fora em feixes estreitos na forma de jactos.

“É difícil retirar gás da galáxia e fazê-lo chegar ao centro,” explicou Ajello. “Precisamos de algo para agitar um pouco a galáxia e para que o gás lá chegue. A fusão ou a colisão de galáxias é a maneira mais fácil de movimentar o gás e, se houver movimento suficiente, então o buraco negro super-massivo tornar-se-á extremamente brilhante e poderá desenvolver um jacto.”

Ajello pensa que a imagem da equipa mostra as duas galáxias, uma galáxia Seyfert 1 conhecida como TXS 2116-077 e outra galáxia de massa semelhante, enquanto colidiam pela segunda vez devido à quantidade de gás presente na imagem.

“Eventualmente, todo o gás será expelido para o espaço e, sem gás, uma galáxia não consegue formar mais estrelas,” disse Ajello. “Sem gás, o buraco negro será desligado e a galáxia ficará adormecida.”

Daqui a milhares de milhões de anos, a nossa própria Via Láctea fundir-se-á com a vizinha Galáxia de Andrómeda.

“Os cientistas realizaram simulações numéricas detalhadas e previram que este evento acabaria levando à formação de uma galáxia elíptica gigante,” disse Paliya. “Dependendo das condições físicas, poderá hospedar um jacto relativista, mas isso é no futuro distante.”

A equipa capturou a imagem usando um dos maiores telescópios terrestres do mundo, o telescópio ótico e infravermelho Subaru de 8,2 metros localizado no Hawaii. Realizaram observações subsequentes com o GTC (Gran Telescopio Canarias) e com o Telescópio William Herschel na ilha de La Palma, Espanha, bem como com o telescópio espacial de raios-X Chandra da NASA.

Astronomia On-line
10 de Abril de 2020

 

spacenews

 

3484: Gaia sugere que distorção da Via Láctea foi provocada por colisão galáctica

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

O disco galáctico da Via Láctea, a nossa Galáxia, não é achatado mas distorcido para cima num lado e para baixo no outro. Dados do satélite de mapeamento estelar da ESA, Gaia, fornecem novas informações sobre o comportamento da distorção e das suas possíveis origens.
As duas galáxias mais pequenas perto do canto inferior direito são as Nuvens de Magalhães, duas galáxias satélite da Via Láctea.
Crédito: Stefan Payne-Wardenaar; Nuvens de Magalhães: Robert Gendler/ESO

Os astrónomos ponderam há anos porque é que a nossa Galáxia, a Via Láctea, é distorcida. Dados do satélite de mapeamento estelar da ESA, Gaia, sugerem que a distorção pode ser provocada por uma colisão, em curso, com outra galáxia mais pequena, que envia ondulações através do disco galáctico como uma rocha atirada para a água.

Os astrónomos sabem desde o final da década de 1950 que o disco da Via Láctea – onde reside a maioria das centenas de milhares de milhões de estrelas – não é plano, mas um pouco curvo para cima num lado e para baixo no outro. Durante anos, debateram o que está a provocar esta distorção. Propuseram várias teorias, incluindo a influência do campo magnético intergaláctico ou os efeitos de um halo de matéria escura, uma grande quantidade de matéria invisível que se pensa rodear as galáxias. Se tal halo tivesse uma forma irregular, a sua força gravitacional podia dobrar o disco galáctico.

Mais depressa do que o esperado

Com o seu levantamento único de mais de mil milhões de estrelas na nossa Galáxia, o Gaia pode ser a chave para resolver este mistério. Uma equipa de cientistas que utiliza dados do segundo lançamento do Gaia confirmou agora pistas anteriores de que esta distorção não é estática, mas que muda a sua orientação ao longo do tempo. Os astrónomos chamam a este fenómeno precessão e pode ser comparado à oscilação de um pião à medida que o seu eixo gira.

Além disso, a velocidade com que a distorção precede é muito superior ao esperado – mais rápida do que o campo magnético intergaláctico ou do que o halo de matéria escura podiam permitir. Isto sugere que a distorção deve ser provocada por outra coisa. Algo mais poderoso – como uma colisão com outra galáxia.

“Nós medimos a velocidade da distorção comparando os dados com os nossos modelos. Com base na velocidade obtida, a distorção completaria uma rotação em torno do centro da Via Láctea em 600 a 700 milhões de anos,” diz Eloisa Poggio, do Observatório Astrofísico de Turim, na Itália, autora principal do estudo, publicado na revista Nature. “Isto é muito mais depressa do que esperávamos, com base em previsões de outros modelos, como aqueles que observam os efeitos do halo não esférico.”

O poder estelar do Gaia

A velocidade da distorção é, no entanto, inferior à velocidade a que as estrelas propriamente ditas orbitam o centro galáctico. O Sol, por exemplo, completa uma rotação em cerca de 220 milhões de anos.

Estas informações só foram possíveis graças à capacidade sem precedentes da missão Gaia em mapear a nossa Galáxia, a Via Láctea, em 3D, determinando com precisão as posições de mais de mil milhões de estrelas no céu e estimando a sua distância. O telescópio parecido com um disco voador também mede as velocidades nas quais as estrelas individuais se movem no céu, permitindo que os astrónomos “vejam o filme” da história da Via Láctea para trás e para a frente no tempo, ao longo de milhões de anos.

“É como ter um carro e tentar medir a velocidade e a direcção da viagem deste carro ao longo de um período muito curto e, com base nesses valores, tentar modelar a trajectória passada e futuro do carro,” diz Ronald Drimmel, investigador do Observatório Astrofísico de Turim e co-autor do artigo. “Se fizermos essas medições para muitos carros, podemos modelar o fluxo de tráfego. Da mesma forma, medindo os movimentos aparentes de milhões de estrelas no céu, podemos modelar processos em larga escala, como o movimento da distorção.”

Sagitário?

Os astrónomos ainda não sabem qual é a galáxia que pode estar a provocar a ondulação nem quando a colisão começou. Um dos candidatos é Sagitário, uma galáxia anã que orbita a Via Láctea, que se pensa ter atravessado o disco galáctico da Via Láctea várias vezes no passado. Os astrónomos pensam que Sagitário será gradualmente absorvida pela Via Láctea, um processo que já está em andamento.

“Com o Gaia, pela primeira vez, temos uma grande quantidade de dados sobre uma grande quantidade de estrelas, cujo movimento é medido com precisão para que possamos tentar entender os movimentos em larga escala da galáxia e modelar a sua história de formação,” diz Jos de Bruijne, vice-cientista do projecto Gaia da ESA. “Isto é algo único. Esta é realmente a revolução do Gaia.”

Por mais impressionantes que a distorção e a sua precessão pareçam ser à escala galáctica, os cientistas asseguram que não tem efeitos visíveis na vida no nosso planeta.

Distante o suficiente

“O Sol está a uma distância de 26.000 anos-luz do centro galáctico, onde a amplitude da distorção é muito pequena,” diz Eloisa. “As nossas medições foram dedicadas principalmente às partes externas do disco galáctico, a 52.000 anos-luz do centro galáctico e além.”

O Gaia já tinha descoberto anteriormente evidências de colisões entre a Via Láctea e outras galáxias no passado recente e distante, que ainda podem ser observadas nos padrões de movimento de grandes grupos de estrelas milhares de milhões de anos após os eventos terem ocorrido.

Entretanto, o satélite, actualmente no seu sexto ano de missão, continua a estudar o céu e um consórcio europeu está ocupado a processar e a analisar os dados que continuam a ser transmitidos para a Terra. Os astrónomos de todo o mundo estão ansiosos pelos próximos dois lançamentos de dados do Gaia, planeados para o final de 2020 e para a segunda metade de 2021, respectivamente, para continuar a enfrentar os mistérios da galáxia a que chamamos casa.

Astronomia On-line
6 de Março de 2020

 

spacenews

 

2509: Astrónomos treinam IA para encontrar antigas colisões de galáxias

CIÊNCIA

B. Whitmore et al. / AURA / Hubble Heritage Team / NASA / ESA

Há luzes brilhantes em todo o Universo que representam as colisões de galáxias. Os astrónomos encontraram agora uma nova forma de as encontrar.

Há luzes brilhantes em todo o Universo que representam as colisões de galáxias. E há pontos brilhantes por todo o Universo — sobretudo o mais distante — onde as galáxias produziram estrelas a uma grande e invulgar escala.

Mas há um problema. Os telescópios não conseguem ver partes longínquas e antigas do Universo com clareza suficiente para identificar as fusões de galáxias, então não há uma boa forma de distinguir esses dois tipos de galáxias super brilhantes. Agora, segundo o Live Science, astrónomos encontraram um novo sistema.

Como sabem qual é a aparência das galáxias em formação e das fusões galácticas vistas de perto, os investigadores acharam que seria relativamente simples criar imagens falsas e depois distorcê-las como se a luz dessas galáxias estivesse a ser capturada de longe por um dos telescópios espaciais.

E, portanto, foi mesmo isso que os cientistas fizeram, criando mais de um milhão de imagens falsas dos telescópios espaciais Hubble e James Webb. Os astrónomos sabiam quais eram as imagens desfocadas e distantes de colisões galácticas versus as imagens desfocadas de galáxias em formação super brilhantes, embora parecessem muito semelhantes à primeira vista.

Assim, foram capazes de encontrar assinaturas subtis que os astrónomos usam para distinguir fusões de galáxias de fábricas de estrelas galácticas no distante e antigo Universo. E então treinaram um algoritmo de aprendizagem de máquina para distinguir as imagens dos dois tipos de galáxias.

De acordo com os investigadores, cujo artigo foi publicado em Julho na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, isto é uma novidade excelente uma vez que todo o Universo está cheio de fusão de galáxias — até 5% estão envolvidas em fusões a qualquer momento e até a Via Láctea poderá um dia fundir-se com a vizinha Andrómeda.

Os investigadores admitem que o novo método tem limitações. Há sempre o potencial de enviesamento no banco de dados de simulações e, em primeiro lugar, algumas tentativas e erros imprecisos envolvidos na geração desse mesmo banco de dados. Para melhorar ainda mais o algoritmo e distinguir fusões de galáxias ainda mais antigas, a equipa precisa de construir um banco de dados muito maior.

ZAP //

Por ZAP
25 Agosto, 2019

 

2455: Jovem Júpiter foi atingido de frente por enorme proto-planeta

Impressão de artista de uma colisão entre um jovem Júpiter e um proto-planeta massivo ainda em formação no Sistema Solar inicial.
Crédito: K. Suda & Y Akimoto/Mabuchi Design Office, cortesia do Centro de Astrobiologia do Japão

Segundo um estudo publicado esta semana na revista Nature, uma colisão colossal entre Júpiter e um planeta ainda em formação no início do Sistema Solar, há cerca de 4,5 mil milhões de anos, pode explicar leituras surpreendentes da nave espacial Juno da NASA.

Astrónomos da Universidade Rice e da Universidade Sun Yat-sen da China dizem que o seu cenário de impacto pode explicar as leituras gravitacionais anteriormente confusas da sonda Juno, que sugerem que o núcleo de Júpiter é menos denso e mais extenso do que o esperado.

“Isto é intrigante,” disse o astrónomo e co-autor do estudo, Andrea Isella. “Sugere que algo aconteceu e que mexeu com o núcleo, e é aí que o impacto gigante entra em acção.”

Isella explicou que as principais teorias sobre a formação de planetas sugerem que Júpiter começou como um planeta denso, rochoso ou gelado que mais tarde reuniu a sua atmosfera espessa do disco primordial de gás e poeira que deu origem ao nosso Sol.

Isella disse que estava céptico quando o autor principal do estudo, Shang-Fei Liu, sugeriu a ideia de que os dados podiam ser explicados por um impacto gigantesco que agitou o núcleo de Júpiter, misturando o conteúdo denso do seu núcleo com as camadas menos densas acima. Liu, ex-investigador de pós-doutoramento no grupo de Isella, é agora membro da faculdade em Sun Yat-sen em Zhuhai, China.

“Soava-me muito improvável,” recorda Isella, “como algo com uma probabilidade de um num bilião. Mas Shang-Fei convenceu-me, com os seus cálculos, de que não era assim tão inverosímil.”

A equipa de investigação realizou milhares de simulações de computador e descobriu que um Júpiter em rápido crescimento pode ter perturbado as órbitas de “embriões planetários” próximos, proto-planetas que estavam nos estágios iniciais da formação planetária.

Liu disse que os cálculos incluíram estimativas da probabilidade de colisões sob diferentes cenários e da distribuição de ângulos de impacto. Em todos os casos, Liu e colegas descobriram que havia pelo menos 40% de hipóteses de que Júpiter engolisse um embrião planetário nos primeiros milhões de anos. Além disso, Júpiter produziu em massa um “forte foco gravitacional” que deu origem a colisões frontais mais comuns do que aquelas apenas raspantes.

Isella explicou que o cenário de colisão se tornou ainda mais atraente depois de Liu ter executado modelos computacionais 3D que mostravam como uma colisão afectaria o núcleo de Júpiter.

“Como é denso e vem com muita energia, o impactor seria como uma bala que passa pela atmosfera e atinge o núcleo de frente,” disse Isella. “Antes do impacto, teríamos um núcleo muito denso, cercado pela atmosfera. O impacto frontal espalha as coisas, diluindo o núcleo.”

Os impactos em ângulos que apenas raspam o planeta podem fazer com que o objecto impactante se torne preso gravitacionalmente e afunde gradualmente no núcleo de Júpiter, e Liu disse que embriões planetários menores tão massivos quanto a Terra se desintegrariam na espessa atmosfera de Júpiter.

“O único cenário que resultou num perfil de densidade de núcleo semelhante ao que a Juno mede hoje é um impacto frontal com um embrião planetário cerca de 10 vezes mais massivo do que a Terra,” salientou Liu.

Isella acrescentou que os cálculos sugerem que, mesmo que este impacto tenha ocorrido há 4,5 mil milhões de anos, “ainda poderá levar muitos milhares de milhões de anos para que o material pesado volte a assentar num núcleo denso sob as circunstâncias sugeridas pelo artigo.”

Isella, que também é co-investigador do projecto CLEVER Planets, financiado pela NASA, com sede na Universidade Rice, disse que as implicações do estudo vão além do nosso Sistema Solar.

“Existem observações astronómicas de estrelas que podem ser explicadas por este tipo de evento,” realçou.

“Este ainda é um campo novo, de modo que os resultados estão longe de ser sólidos, mas tendo em conta que estamos à procura de planetas em torno de estrelas distantes, às vezes observamos emissões infravermelhas que desaparecem depois de alguns anos,” disse Isella. “Uma ideia é que se estamos a observar uma estrela à medida que dois planetas rochosos colidem de frente e se fragmentam, formar-se-ia uma nuvem de poeira que absorve a luz estelar e a re-emite. Vemos por isso uma espécie de um flash, no sentido de que agora temos esta nuvem de poeira que emite luz. E, depois de algum tempo, a poeira dissipa-se e essa emissão desaparece.”

A missão Juno foi desenhada para ajudar os cientistas a melhor compreender a origem e a evolução de Júpiter. A sonda, lançada em 2011, transporta instrumentos para mapear os campos gravitacionais e magnéticos de Júpiter e para investigar a estrutura interna profunda do planeta.

Astronomia On-line
16 de Agosto de 2019

1637: Numa colisão galáctica, um pequeno objeto brilha intensamente

Fontes verdes e brilhantes de raios-X captadas pela missão NuSTAR da NASA sobrepostas sobre uma imagem óptica da galáxia do Redemoinho (no centro da imagem) e da sua galáxia companheira, M51b (a região branca-esverdeada por cima do Redemoinho), obtida pelo SDSS (Sloan Digitized Sky Survey).
Crédito: NASA/JPL-Caltech, IPAC

Na vizinha Galáxia do Redemoinho, e na companheira M51b, dois buracos negros supermassivos aquecem e devoram o material circundante. Estes dois monstros deviam ser as fontes de raios-X mais luminosas do campo de visão, mas um novo estudo usando observações da missão NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA mostra que um objecto muito mais pequeno está a competir com os dois gigantes.

As características mais impressionantes da Galáxia do Redemoinho – conhecida oficialmente como M51a – são os dois longos “braços” cheios de estrelas que se enrolam em torno do centro galáctico como fitas. A muito mais pequena M51b agarra-se como um percebe à beira do Redemoinho. Conhecidas colectivamente como M51, as duas galáxias estão a fundir-se.

No centro de cada galáxia está um buraco negro super-massivo com milhões de vezes a massa do Sol. A fusão galáctica deve empurrar grandes quantidades de gás e poeira para órbita desses buracos negros. Por sua vez, a intensa gravidade dos buracos negros deve fazer com que o material em órbita seja aquecido e irradie, formando discos brilhantes em torno de cada um que pode ofuscar todas as estrelas nas suas galáxias.

Mas nenhum dos buracos negros irradia, em raios-X, como os cientistas esperariam durante uma fusão. Com base em observações anteriores de satélites que detectam raios-X de baixa energia, como o Observatório de raios-X Chandra da NASA, os cientistas pensavam que camadas de gás e poeira em torno do buraco negro da galáxia maior estavam a bloquear a emissão extra. Mas o novo estudo, publicado na revista The Astrophysical Journal, usou a visão de raios-X altamente energéticos do NuSTAR para observar abaixo dessas camadas e descobriu que o buraco negro ainda é mais ténue do que o esperado.

“Ainda estou surpreso com este achado,” diz o autor principal do estudo, Murray Brightman, investigador do Caltech em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia. “As fusões galácticas deviam gerar o crescimento do buraco negro, e a evidência disso seria a forte emissão de raios-X de alta energia. Mas não estamos a ver isso aqui.”

Brightman pensa que a explicação mais provável é que os buracos negros “piscam” durante as fusões galácticas, em vez de irradiarem com um brilho mais ou menos constante durante todo o processo.

“A hipótese cintilante é uma nova ideia no campo,” disse Daniel Stern, investigador do JPL da NASA em Pasadena e cientista do projecto NuSTAR. “Nós costumávamos pensar que a variabilidade dos buracos negros ocorria em escalas de tempo de milhões de anos, mas agora estamos a pensar que essas escalas de tempo podem ser muito mais curtas. Descobrir quão curtas é uma área de estudo activo.”

Pequeno, mas Brilhante

Juntamente com os dois buracos negros que irradiam menos do que os cientistas anteciparam em M51a e M51b, a primeira também hospeda um objeto que é milhões de vezes mais pequeno do que qualquer um dos dois buracos negros e, no entanto, brilha com igual intensidade. Os dois fenómenos não estão ligados, mas criam uma paisagem surpreendente de raios-X em M51.

A pequena fonte de raios-X é uma estrela de neutrões, uma “pepita” incrivelmente densa de material deixado para trás aquando da explosão de uma estrela no final da sua vida. Uma estrela de neutrões típica é centenas de milhares de vezes mais pequena, em diâmetro, do que o Sol – tem o tamanho de uma cidade grande – mas tem uma a duas vezes a sua massa. Uma colher de chá de material de uma estrela de neutrões pesaria mais de mil milhões de toneladas.

Apesar do seu tamanho, as estrelas de neutrões costumam dar-se a conhecer através de intensas emissões de luz. A estrela de neutrões situada em M51 é ainda mais brilhante do que a média e pertence a uma classe recém-descoberta conhecida como estrelas de neutrões ultra-luminosas. Brightman disse que alguns cientistas propuseram que os fortes campos magnéticos gerados pela estrela de neutrões podiam ser responsáveis pela emissão luminosa; um artigo anterior de Brightman e colegas, sobre esta estrela de neutrões, suporta esta hipótese. Algumas das outras fontes de raios-X brilhantes e altamente energéticos, vistas nestas duas galáxias, também podem ser estrelas de neutrões.

Astronomia On-line
26 de Fevereiro de 2019

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