Chandra descobre um anel de buracos negros na galáxia AM 0644-741

Os astrônomos usaram NASAdo Observatório de Raios-X Chandra para descobrir um anel de buracos negros ou estrelas de nêutrons em uma galáxia a 300 milhões de anos-luz da Terra.

Este anel, embora não exerça poder sobre a Terra Média, pode ajudar os cientistas a compreender melhor o que acontece quando as galáxias se chocam umas com as outras em impactos catastróficos.

Nesta nova imagem composta da galáxia AM 0644-741 (abreviadamente AM 0644), os raios X do Chandra (roxo) foram combinados com dados ópticos do satélite da NASA. telescópio espacial Hubble (vermelho, verde e azul). Os dados do Chandra revelam a presença de fontes de raios X muito brilhantes, muito provavelmente sistemas binários alimentados por uma fonte de massa estelar. buraco negro ou Estrêla de Neutróns, em um anel notável. Os resultados são relatados num novo artigo liderado por Anna Wolter do INAF-Osservatorio Astronomico di Brera em Milão, Itália.

De onde veio o anel de buracos negros ou estrelas de nêutrons em AM 0644? Os astrónomos pensam que foi criado quando uma galáxia foi puxada para outra galáxia pela força da gravidade. A primeira galáxia gerou ondulações no gás da segunda galáxia, AM 0644, localizada no canto inferior direito. Essas ondulações produziram então um anel de gás em expansão em AM 0644 que desencadeou o nascimento de novas estrelas. A primeira galáxia é possivelmente aquela localizada no canto inferior esquerdo da imagem.

A mais massiva destas estrelas incipientes terá uma vida curta – em termos cósmicos – de milhões de anos. Depois disso, o seu combustível nuclear é gasto e as estrelas explodem como supernovas, deixando para trás buracos negros com massas tipicamente entre cinco a vinte vezes a do Sol, ou estrelas de neutrões com uma massa aproximadamente igual à do Sol.

Alguns desses buracos negros ou estrelas de nêutrons têm estrelas companheiras próximas e extraem gás de suas parceiras estelares. Este gás cai em direção ao buraco negro ou estrela de nêutrons, formando um disco giratório como a água circulando por um ralo, e é aquecido por fricção. Este gás superaquecido produz grandes quantidades de raios X que o Chandra pode detectar.

Embora um anel de buracos negros ou estrelas de nêutrons seja intrigante por si só, há mais na história do AM 0644. Todas as fontes de raios X detectadas no anel do AM 0644 são brilhantes o suficiente para serem classificadas como fontes de raios X ultraluminosas. (ULX). Esta é uma classe de objetos que produz centenas a milhares de vezes 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 buraco negro. Até recentemente, a maioria dos astrónomos pensava que os ULXs geralmente continham buracos negros de massa estelar, com a possível presença, em alguns casos, de buracos negros de massa intermédia (IMBHs) que contêm mais de cem vezes a massa do Sol. No entanto, este pensamento foi derrubado quando se descobriu que algumas ULXs noutras galáxias, incluindo M82 e M51, continham estrelas de neutrões.

Várias outras explicações além dos IMBHs foram sugeridas para a intensa emissão de raios X dos ULXs. Eles incluem o crescimento invulgarmente rápido do buraco negro ou da estrela de neutrões, ou efeitos geométricos resultantes do afunilamento do material em queda ao longo das linhas do campo magnético.

A identidade dos ULXs individuais em AM 0644 é atualmente desconhecida. Eles podem ser uma mistura de buracos negros e estrelas de nêutrons, e também é possível que sejam todos buracos negros ou todas estrelas de nêutrons.

Nem todas as fontes de raios X na imagem estão localizadas no anel de AM 0644. Uma das fontes é um buraco negro em rápido crescimento que está localizado bem atrás da galáxia, a uma distância de 9,1 mil milhões de anos-luz da Terra. Outra fonte intrigante detectada pelo Chandra é um buraco negro supermassivo em crescimento localizado no centro da galáxia. No novo estudo, os investigadores também usaram observações do Chandra para estudar seis outras galáxias em anel, além da AM 0644. Um total de 63 fontes foram detectadas nas sete galáxias, e 50 delas são ULXs. Os autores veem um número médio maior de ULXs por galáxia nessas galáxias em anel do que em outros tipos de galáxias. As galáxias em anel têm estimulado o interesse dos astrónomos porque são locais de teste ideais para examinar modelos de como as estrelas duplas se formam e compreender a origem das ULXs.

O artigo que descreve o estudo de AM 0644 e suas galáxias irmãs em anéis apareceu na edição de 10 de agosto de 2018 da revista. Jornal Astrofísico e está disponível on-line. Os co-autores do artigo são Antonella Fruscione do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge, Massachusetts, e Michela Mapelli do INAF-Osservatorio Astronomico di Padova em Padova, Itália.

O Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra para a Diretoria de Missões Científicas da NASA em Washington. O Observatório Astrofísico Smithsonian em Cambridge, Massachusetts, controla a ciência e as operações de voo do Chandra.

Referência: “A função de luminosidade de raios X de fontes ultraluminosas de raios X em galáxias de anéis colisionais” por Anna Wolter, Antonella Fruscione e Michela Mapelli, 8 de agosto de 2018, O Jornal Astrofísico.
DOI: 10.3847/1538-4357/aacb34