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