Astrônomos atentos a uma explosão de supernova na galáxia M83 próxima testemunharam uma explosão prodigiosa de outro tipo: uma nova fonte de raios X ultraluminosa, ou ULX. No que os cientistas chamam de "explosão extraordinária", o ULX no M83 aumentou o brilho dos raios X em pelo menos 3.000 vezes, uma das maiores mudanças nos raios X já vistas para esse tipo de objeto.
"A queima deste ULX nos pegou de surpresa e foi um sinal claro de que descobrimos algo novo sobre o crescimento dos buracos negros", disse Roberto Soria, da Universidade Curtin, na Austrália, que liderou o novo estudo.
Os pesquisadores dizem que essa explosão fornece evidências diretas para uma população de buracos negros estelares voláteis e antigos e dá uma nova visão da natureza de uma classe misteriosa de buracos negros que podem produzir tanta energia em raios-X quanto um milhão de sóis irradiam em todos os comprimentos de onda .
O astrofísico Bill Blair, da Universidade Johns Hopkins, escrevendo no Chandra Blog, "Uma coisa engraçada aconteceu enquanto aguardava a próxima supernova em M83", disse que esta galáxia, também conhecida como Galáxia Pinwheel do Sul, "é um presente incrível da natureza. A 15 milhões de anos-luz de distância, é na verdade uma das galáxias mais próximas (apenas 7 a 8 vezes mais distantes que a galáxia de Andrômeda), mas aparece quase exatamente de frente, dando aos terráqueos uma visão fantástica de seus belos braços espirais e núcleo ativo formador de estrela ".
O M83 gerou seis supernovas observadas desde 1923, mas a última foi em 1983. "Estamos atrasados para uma nova supernova!" Blair escreveu.
Portanto, muitos astrônomos observaram o M83, na esperança de detectar uma nova supernova, mas viram um salto dramático no brilho dos raios X, o que, segundo os pesquisadores, provavelmente ocorreu devido a um aumento repentino na quantidade de material que caiu no preto. orifício.
Um ULX pode emitir mais raios-X do que a maioria dos sistemas binários "normais" nos quais uma estrela companheira está em órbita em torno de uma estrela de nêutrons ou de um buraco negro. A emissão de raios X de tamanho grande sugere que os ULXs contêm buracos negros que podem ser muito mais massivos do que os encontrados em outras partes da nossa galáxia.
As estrelas companheiras dos ULXs, quando identificadas, geralmente são jovens, estrelas massivas, o que implica que seus buracos negros também são jovens. As pesquisas mais recentes, no entanto, fornecem evidências diretas de que os ULXs podem conter buracos negros muito mais antigos e algumas fontes podem ter sido identificadas erroneamente como jovens.
As observações do M83 foram feitas durante um período de vários anos com o Chandra. Nenhum sinal do ULX foi encontrado nas imagens históricas de raios-X feitas com o Observatório Einstein em 1980, ROSAT em 1994, o XMM-Newton da Agência Espacial Europeia em 2003 e 2008, o observatório Swift da NASA em 2005, as observações do Telescópio Magalhães em abril de 2009 ou em uma imagem do Hubble obtida em agosto de 2009.
Mas em 2011, Soria e seus colegas usaram imagens ópticas do Observatório Gemini e do Telescópio Espacial Hubble da NASA e viram uma fonte azul brilhante na posição da fonte de raios-X.
A falta de uma fonte azul nas imagens anteriores indica que a estrela companheira do buraco negro é mais fraca, mais vermelha e tem uma massa muito menor do que a maioria das companheiras que anteriormente estavam diretamente ligadas aos ULXs. A emissão óptica azul brilhante, vista em 2011, deve ter sido causada por um acúmulo dramático de mais material da estrela companheira.
"Se o ULX tivesse sido observado apenas durante o pico de emissão de raios X em 2010, o sistema poderia facilmente ser confundido com um buraco negro com um companheiro estelar maciço e muito mais jovem, com cerca de 10 a 20 milhões de anos", disse co Autor Blair.
O companheiro do buraco negro na M83 provavelmente é uma estrela gigante vermelha com pelo menos 500 milhões de anos, com uma massa inferior a quatro vezes a do sol. Modelos teóricos para a evolução das estrelas sugerem que o buraco negro deve ser quase tão antigo quanto seu companheiro.
Outro ULX contendo um buraco negro volátil e antigo foi descoberto recentemente na galáxia de Andrômeda por uma equipe liderada por Amanpreet Kaur, da Universidade Clemson, publicada na edição de fevereiro de 2012 da Astronomy and Astrophysics. Matthew Middleton e colegas da Universidade de Durham relataram mais informações na edição de março de 2012 do Monthly Notices da Royal Astronomical Society. Eles usaram dados de Chandra, XMM-Newton e HST para mostrar que o ULX é altamente variável e seu companheiro é uma velha estrela vermelha.
"Com esses dois objetos, está ficando claro que existem duas classes de ULX, uma contendo buracos negros jovens e de crescimento persistente e a outra contendo buracos negros antigos que crescem erraticamente", disse Kip Kuntz, co-autor do novo artigo M83, também da Universidade Johns Hopkins. "Tivemos a sorte de observar o objeto M83 no momento certo para fazer a comparação antes e depois".
Um artigo descrevendo esses resultados será publicado na edição de 10 de maio do The Astrophysical Journal.
Fontes: NASA, Chandra Blog
