Chandra acompanha a evolução dos jactos de raios-X produzidos por um buraco negro

2002-10-17

Painel da esquerda: série de imagens em raios-X da fonte XTEJ1550 obtida pelo Chandra (NASA); em Agosto de 2000 observa-se um jacto à esquerda do buraco negro do sistema XTEJ1550; em Março de 2002 aparece também um jacto à direita; 3 meses depois, o jacto da esquerda já não é detectado. Painel da direita: ilustração da formação de um disco de acreção à volta de um buraco negro num sistema binário. Crédito: esquerda, NASA/CXC; direita, CXC/M.Weiss.
Num sistema binário em que um dos componentes é um buraco negro
buraco negro
Um buraco negro é um objecto cuja gravidade é tão forte que a sua velocidade de escape é superior à velocidade da luz. Em Astronomia, distinguem-se dois tipos de buraco negro: os buracos negros estelares, que resultam da morte de uma estrela de massa elevada, e os buracos negros galácticos, que existem no centro das galáxias activas.
estelar, tal como o sistema esquematizado na figura ao lado, as camadas exteriores da estrela
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
vão sendo arrancadas, formando um disco de matéria gasosa à volta do buraco negro. Este gás atinge temperturas de milhões de graus, de forma que forças electromagnéticas intensas no disco podem originar jactos de partículas de alta energia. Uma série de imagens obtidas com o observatório de raios-X Chandra
Chandra X-ray Observatory
O observatório de raios-X Chandra, lançado em 1999, faz parte do projecto dos Grandes Observatórios Espaciais da NASA. O seu nome homenageia Subrahmanyan Chandrasekhar, Prémio Nobel da Física em 1983. O Chandra detecta fontes de raios-X a milhares de milhões de anos-luz de nós. Observar em raios-X é a única forma de observar matéria muito quente, a milhões de graus Célsius. O Chandra detecta raios-X de regiões de alta energia, como por exemplo remanescentes de supernovas.
(NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
) permitiu seguir a evolução de jactos de raios-X
raios-X
A radiação X é a radiação electromagnética cujo comprimento de onda está compreendido entre o ultravioleta e os raios gama, ou seja, pertence ao intervalo de aproximadamente 0,1 Å a 100 Å. Descobertos em 1895, os raios-X tambêm são, por vezes, chamados de raios de Röntgen em homenagem ao seu descobridor. A radiação X é altamente penetrante, o que a torna muito útil, por exemplo, para obter radiografias.
produzidos por um buraco negro num sistema binário.

Uma fulguração
fulguração
Uma fulguração é uma libertação de energia de forma explosiva da qual resulta um aumento rápido do brilho do astro no qual ocorre. São exemplo deste tipo de fenómenos as fulgurações solares, associadas às manchas solares, bem como as fulgurações de raios-X, que ocorrem em estrelas de neutrões, e de raios gama, que se sabe estarem relacionadas com as explosões de supernova.
de radiação X proveniente da fonte XTE J1550-564 foi detectada em 1998 pelo observatório RXTE
Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE)
O observatório espacial de raios-X RXTE, da NASA, é uma missão que teve início em 1995 e ainda está a decorrer, e tem como objectivo observar, com extrema rapidez, buracos negros, estrelas de neutrões, pulsares de raios-X e fulgurações de raios-X. Uma grande vantagem do RXTE é a sua capacidade de observar alterações que ocorrem no brilho de fontes de raios-X, tanto num milésimo de segundo, como ao longo de anos.
(do inglês, Rossi X-ray Timing Explorer, NASA). Posteriormente, observações efectuadas com o Chandra e com radiotelescópios revelaram dois jactos, em sentidos opostos, de partículas de alta energia a afastarem-se do buraco negro a cerca de metade da velocidade da luz
velocidade da luz
A velocidade da luz é a rapidez com que se propagam as ondas luminosas (ou radiação electromagnética). No vácuo, é igual a 299 790 km/s, sendo independente do referencial considerado.
. Na figura ao lado, a sequência da esquerda acompanha a evolução destes jactos em relação ao buraco negro central. Quatro anos após a fulguração, os jactos distanciaram-se mais de 3 anos luz e desaceleraram, perdendo energia, com um deles (o da esquerda na imagem) a apagar-se primeiro.

As observações indicam que o jacto da esquerda desloca-se em direcção à Terra, enquanto que o outro jacto se afasta. Este alinhamento explica porque é que o jacto da esquerda parece ter-se deslocado relativamente ao buraco negro mais do que o jacto da direita. No entanto, torna difícil compreender porque é que o brilho
brilho
O brilho de um astro refere-se à quantidade de luz que dele provém, ou seja, a quantidade de energia por ele emitida por unidade de área por unidade de tempo. Dado que o brilho observado, ou medido, depende da distância ao objecto, distingue-se o brilho aparente (quando medido a uma determinada distância), do brilho intrínseco (conceptualmente medido na supefície do próprio astro).
aparente do jacto da direita não diminuiu tanto quanto se esperava. Uma hipótese é que o jacto está a atravessar uma nuvem densa de gás. A resistência do gás obriga o jacto a desacelerar, produzindo uma onda de choque
onda de choque
Uma onda de choque é uma variação brusca da pressão, temperatura e densidade de um fluído, que se desenvolve quando a velocidade de deslocação do fluído excede a velocidade de propagação do som.
que fornece energia aos electrões
electrão
Partícula elementar pertencente à família dos leptões - partículas sujeitas à interacção nuclear fraca, electromagnética e gravitacional. Os electrões possuem carga eléctrica negativa e encontram-se nos átomos de todos os elementos químicos, orbitando à volta do núcleo atómico, que possui carga eléctrica positiva.
do jacto, provocando um aumento do seu brilho. O aspecto deste jacto, que lembra um cometa
cometa
Os cometas são pequenos corpos irregulares, compostos por gelos (de água e outros) e poeiras. Os cometas têm órbitas de grande excentricidade à volta do Sol. As estruturas mais importantes dos cometas são o núcleo, a cabeleira e as caudas.
, indica que está, de facto, a interagir com o gás interstelar
gás interestelar
O gás interestelar é constituído pelos átomos, moléculas e iões de elementos, ou substâncias, gasosas presentes no meio interestelar.
.

A produção de jactos por buracos negros estelares e por buracos negros de massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
elevadíssima é uma ocorrência comum no Universo e parece ser uma das principais formas pelas quais os buracos negros injectam energia no meio que os rodeia. Embora se suponha que todos os jactos desaceleram devido à resistência do gás através do qual se deslocam, o processo, no caso de buracos negros de massa elevadíssima, pode levar milhões de anos. Os jactos de XTE J1550 são os primeiros a serem apanhados durante a fase de desaceleração, a partir de observações ao longo de apenas quatro anos. Se se tratasse de um jacto produzido por um buraco negro de massa elevadíssima, este processo demoraria um milhão de anos!

Fonte da notícia: http://chandra.harvard.edu/photo/2002/xtej1550/index.html