Chandra descobre enxame de buracos negros perto do centro da Galáxia

2005-01-20

Imagens obtidas pelo Chandra que fazem parte do programa em curso de monitorização da região em torno de Sgr A*. Quatro fontes de brilho variável de raios-X (A,B, C e D) foram descobertas num raio de 3 anos-luz em torno de Sgr A*, sendo C a mais brilhante. A variabilidade do brilho de raios-X de uma destas fontes é representada nas quatro pequenas imagens em baixo e indica que se trata de um sistema binário, onde um buraco negro ou uma estrela de neutrões está a extrair matéria do seu companheiro. Crédito: NASA/CXC/UCLA/M.Muno et al.
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.
) está a efectuar um programa de monitorização da região em torno de Sagitário A* (Sgr A*), 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.
de massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
elevadíssima existente no centro da Via Láctea
Via Láctea
A Via Láctea é a galáxia de que faz parte o nosso Sistema Solar. Trata-se de uma galáxia espiral gigante, com um diâmetro de cerca de 160 mil anos-luz e uma massa da ordem de 100 mil milhões de vezes a massa do Sol.
. Durante este programa, o Chandra obteve dados que parecem mostrar a existência de um enxame de cerca de 10000 buracos negros, de massa relativamente pequena, a orbitar o gigantesco buraco negro central.

De entre os milhares de 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.
detectadas, num raio de 70 anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
em torno de Sgr A*, os cientistas procuraram as que tinham maior probabilidade de serem buracos negros activos, ou 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.
, seleccionando apenas as fontes de maior 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).
e de maior variabilidade na emissão de raios-X. Foram identificados buracos negros e estrelas
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.
que se encontram em sistemas binários, a extrair matéria dos seus companheiros. Das sete fontes identificadas, quatro estão compreendidas num raio de 3 anos-luz em torno de Sgr A*.

Segundo Michael Muno, da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA, EUA), responsável pela apresentação destes resultados num encontro da American Astronomical Society, em San Diego, embora a região em torno de Sgr A* esteja repleta de estrelas, esperava-se que existisse uma hipótese de apenas 20% de encontrar um binário de raios-X
sistema binário de raios-X
Um sistema binário de raios-X é um caso especial de um sistema binário de estrelas, no qual uma das componentes é uma estrela normal e a outra é uma estrela que colapsou: uma anã branca, uma estrela de neutrões, ou um buraco negro. Estes pares de estrelas produzem raios-X quando as estrelas estão suficientemente próximas de forma a que a estrela que colapsou consegue roubar material à estrela normal.
, num raio de 3 anos-luz em torno desta região. A concentração observada de fontes deste tipo implica que um elevado número de buracos negros e estrelas de neutrões se reuniram no centro da Galáxia.

Um dos co-autores deste trabalho, Mark Morris, também da UCLA, foi, há uma década, responsável por anunciar que um processo, ao qual se dá o nome de fricção dinâmica, levaria os buracos negros estelares a cair em direcção ao centro da Galáxia. Com efeito, os buracos negros, ao orbitarem o centro da Via Láctea a uma distância de vários anos-luz, atraem as estrelas que os rodeiam, que por sua vez exercem uma força de reacção sobre os buracos negros. Como consequência desta cadeia de efeitos, os buracos negros são desacelerados, entrando numa espiral em direcção à região central, enquanto as estrelas de massa mais pequena são aceleradas, afastando-se dela. Tendo em conta o número estimado de estrelas e buracos negros na região central da Via Láctea, espera-se que o processo de fricção dinâmica produza um enxame denso de aproximadamente uns 20000 buracos negros, num raio de 3 anos-luz, em torno de Srg A*. Com as estrelas de neutrões acontece algo semelhante, mas o efeito é menos acentuado, já que elas têm menor massa .

Uma vez concentrados em torno de Sgr A*, os buracos negros terão encontros com as estrelas normais aí existentes, muitas delas constituindo sistemas binários. A gravidade intensa de alguns desses buracos negros poderá induzir algumas dessas estrelas a mudarem de parceiro, ejectando na troca o seu companheiro. Espera-se que este processo, assim como outro similar para as estrelas de neutrões, seja responsável pela produção de centenas de sistemas binários com buraco negro ou estrela de neutrões.

Os buracos negros e as estrelas de neutrões deste enxame serão gradualmente engolidos por Sgr A*, a uma razão de aproximadamente um em cada milhão de anos. A esta razão, cerca de 10000 buracos negros e estrelas de neutrões terão sido capturados em poucos milhares de milhões de anos, aumentando em 3% a massa do buraco negro central, que se estima ser neste momento de 3,7 milhões de massas solares
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.
. Entretanto, os buracos negros irão acelerando as estrelas normais, de pouca massa, ejectando-as para fora da região central, reduzindo-se assim a probabilidade de elas serem capturadas por Sgr A*. Isto pode explicar a razão pela qual as regiões centrais das 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.
, incluindo a Via Láctea, são relativamente sossegadas.

Fonte da Notícia: http://chandra.harvard.edu/press/05_releases/press_011005.html