Fontes enigmáticas de raios-X apontam para possível nova população de buracos negros

2004-03-18

Imagem da galáxia espiral M 101 obtida pelo observatório de raios-X Chandra. Esta observação de M101 e de outras galáxias próximas revelou uma possível nova classe de fontes de raios-X. As misteriosas fontes de raios-X quase-moles, marcadas a diamantes verdes, podem representar buracos negros de massa intermédia. Crédito: NASA/CXC/SAO/R.DiStefano et al.
Segundo dados obtidos 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.
, da 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.
, misteriosas e poderosas fontes 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.
descobertas em galáxias
galáxia
Um vasto conjunto de estrelas, nebulosas, gás e poeira interestelar gravitacionalmente ligados. As galáxias classificam-se em três categorias principais: espirais, elípticas e irregulares.
próximas podem representar uma nova classe de objectos. Estas fontes, que não são tão quentes como a típica 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.
de neutrões
neutrão
Partícula que, juntamente com o protão, constitui os núcleos atómicos. Exceptuando o hidrogénio, todos os átomos têm neutrões, e é o número de neutrões que determina o isótopo de determinado elemento químico. Os neutrões têm carga eléctrica neutra. Os neutrões são formados por três quarks (dois "d" e um "u"), são bariões (e hadrões) e o seu spin é um número semi-inteiro. Os neutrões livres declinam por decaímento beta, com um tempo de semi-vida de 10,8 minutos, originando um protão, um electrão e um neutrino. No núcleo atómico, o neutrão é tão estável quanto o protão.
, ou o 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.
, emissor de raios-X, podem ser uma nova e numerosa população de buracos negros com massas
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
várias centenas de vezes maior que a do Sol
Sol
O Sol é a estrela nossa vizinha, que se encontra no centro do Sistema Solar. Trata-se de uma estrela anã adulta (dita da sequência principal) de classe espectral G. A temperatura na sua superfície é aproximadamente 5800 graus centígrados e o seu raio atinge os 700 mil quilómetros.
. O desafio levantado pela descoberta destas fontes é o de compreender como é que produzem tanta energia de raios-X a temperaturas de poucos milhões de graus.

Até há poucos anos, os astrónomos só conheciam dois tipos de buracos negros, classificados segundo a sua massa: os buracos negros estelares, com massas cerca de 10 vezes a massa do Sol
massa solar
Massa solar é a quantidade de massa existente no Sol e, simultaneamente, a unidade na qual os astrónomos exprimem as massas das estrelas, nebulosas e galáxias. Uma massa solar é igual a 1,989x1030 kg.
; e os buracos negros de massa elevada, situados no centro de galáxias, com massas milhões a milhares de milhões de vezes a massa do Sol. Indícios recentes sugerem que uma classe de buracos negros de massa intermédia pode também existir.

Os enigmáticos objectos encontrados pela equipa do Chandra são designados por fontes de raios-X quase-moles porque têm temperaturas entre 1 e 4 milhões de graus centígrados. Este intervalo de temperaturas está abaixo do intervalo de 10 a 100 milhões de graus associado às fontes de raios-X duros (estrelas de neutrões
estrela de neutrões
Uma estrela de neutrões é o remanescente de uma estrela de massa elevada que explodiu como supernova. Trata-se de um objecto muito compacto constituído essencialmente por neutrões, com apenas cerca de 10 a 20 km de diâmetro, uma densidade média entre 1013 e 1015 g/cm3, uma temperatura central de 109 graus e um intenso campo magnético de 1012 gauss.
, buracos negros), e acima das várias centenas de milhares de graus associados às fontes de raios-X supermoles (anãs brancas
anã branca
Uma anã branca, sendo o núcleo exposto de uma gigante vermelha, é uma estrela degenerada muito densa na qual se encontra esgotada qualquer fonte de energia termonuclear. As anãs brancas, que constituem uma fase final da evolução das estrelas de pequena massa, representam cerca de 10 % das estrelas da nossa galáxia, e são por isso muito comuns. O nosso Sol passará um dia pela fase de anã branca, altura em que terá um diâmetro de apenas 10 000 km.
).

Rosanne Di Stefano (Centro Smithsonian para a Astrofísica), investigadora principal deste trabalho, e os seus colaboradores determinaram a temperatura de fontes individuais de raios-X em quatro galáxias (M 101, M 83, M 51
M51 (NGC 5194) - Galáxia do Remoinho
M51, conhecida por Galáxia do Remoinho (Whirpool Galaxy), é uma galáxia espiral espectacular na constelação dos Cães de Caça, a uma distância de 15 milhões de anos-luz. Pensa-se que os braços espirais de NGC 5194 devam a sua forma espiral quase perfeita à interacção com a galáxia mais pequena. M 51 é composto, de facto, por duas galáxias: uma maior, também designada por NGC 5194, e outra mais pequena, designada NGC 5195. Pensa-se que os braços espirais de NGC 5194 devam a sua forma espiral quase perfeita à interacção com a galáxia mais pequena.
e NGC 4697) analisando os seus espectros de raios-X. A equipa constatou que entre 15 a 20 por cento das fontes detectadas caíam no regime quase-mole.

O débito de potência das fontes quase-moles é comparável a, ou maior que, o de estrelas de neutrões e de buracos negros estelares alimentados pela queda de matéria de estrelas companheiras. Isto implica que a região que produz os raios-X numa fonte quase-mole é dezenas de vezes maior.

Uma possível explicação é que as fontes quase-moles representam estrelas de neutrões, ou buracos negros estelares normais, onde a nuvem de gás quente associada é, por razões ainda desconhecidas, muito maior que o normal. Alternativamente, os raios-X quase-moles podem provir da vizinhança de buracos negros de massa intermédia, com massas cem, ou mais, vezes maior que a massa do Sol - o diâmetro do horizonte de acontecimentos aumentaria e poderia explicar as dimensões maiores e as temperaturas menores associadas às fontes quase-moles.

À medida que se descobrirem mais fontes de raios-X quase-moles, os tipos de galáxias nas quais residem e a sua localização nessas galáxias deverão proporcionar aos astrónomos novas pistas sobre a sua natureza. O estudo presente indica que ocorrem em várias zonas, tanto de galáxias elípticas, como de galáxias espirais.

Fonte da notícia: http://chandra.harvard.edu/press/04_releases/press_030104.html