Buraco negro estelar de grande massa

2007-10-20

Em cima: M33 X-7 é um buraco negro que pertence a um sistema binário. A cada três dias e meio, a sua companheira eclisa o buraco negro. M33 X-7 visto pelo Chandra não eclipsado (esquerda) e eclipsado (direita). O Chandra detecta os raios-X do disco de gás quente que envolve o buraco negro. Crédito: NASA/CXC/CfA/P.Plucinsky et al. No meio: imagem do buraco negro M33 X-7 obtida pelo Chandra (a azul) sobreposta a uma imagem obtida pelo Hubble, no óptico. Crédito: NASA/CXC/CfA/P.Plucinsky et al. (raios-X); NASA/STScI/SDSU/J.Orosz et al. (óptico). Em baixo: M33 observada no óptico pelo telescópio Gemini. Crédito: AURA/Gemini Obs./SDSU/J.Orosz et al.
Uma equipa de cientistas dedicou-se ao estudo de 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 na nossa galáxia
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.
vizinha M33
M33 (NGC 598)
M33 é a terceira maior galáxia do Grupo Local, depois de Andrómeda (M31) e da Via Láctea. É uma galáxia espiral situada a uma distância de 2,6 milhões de anos-luz.
, a apenas 3 milhões de 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.
. Os buracos negros estelares formam-se a partir do núcleo de uma 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 grande massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
no final da sua vida.

O buraco negro M33 X-7 faz parte de um sistema binário e a sua companheira eclipsa o buraco negro a cada três dias e meio. Este fenómeno permite determinar com grande precisão a massa do buraco negro e da sua companheira. Os investigadores combinaram dados do Observatório Espacial 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.
) com dados do Telescópio Gemini, de 10 m, no Havai. A duração do eclipse
eclipse
Um eclipse é uma ocultação total ou parcial de um corpo celeste, quando outro corpo passa entre este e o observador.
, medida pelo Chandra, dá-nos informação sobre o tamanho da companheira. A escala do movimento da companheira, determinada pelas observações do Telescópio Gemini, dá-nos informação sobre a massa do buraco negro e da sua companheira.

Os investigadores determinaram que M33 X-7 tem 15,7 vezes a massa 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 que faz de M33 X-7 o buraco negro estelar de maior massa que se conhece. A sua companheira é uma estrela de grande massa, ou melhor, de uma invulgar grande massa: 70 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.
! Em sistemas binários que contêm buracos negros, não se conhece estrela de maior massa que esta. Com o tempo, a companheira deverá acabar a sua vida com uma explosão de supernova
supernova
Uma supernova é a explosão de uma estrela no final da sua vida. As explosões de supernova são de tal forma violentas e luminosas que o seu brilho pode ultrapassar o brilho de uma galáxia inteira. Existem dois tipos principais de supernova: as supernovas Tipo Ia, que resultam da explosão duma estrela anã branca que, no seio de um sistema binário, rouba matéria da estrela companheira até a sua massa atingir o limite de Chandrasekhar e então colapsa; e as supernovas Tipo II, que resultam da explosão de uma estrela isolada de massa elevada (com massa superior a cerca de 4 vezes a massa do Sol) que esgotou o seu combustível nuclear e expeliu as suas camadas externas, restando apenas um objecto compacto (uma estrela de neutrões ou um buraco negro).
e o sistema tornar-se-á um binário de buracos negros.

As propriedades do sistema binário M33 X-7 são difíceis de explicar: um buraco negro de grande massa a orbitar uma estrela de grande massa numa órbita
órbita
A órbita de um corpo em movimento é a trajectória que o corpo percorre no espaço.
próxima. A estrela que deu origem ao buraco negro terá tido mais massa ainda que a companheira e por isso terminou a sua vida mais cedo. Mas então, o seu raio seria maior que a separação actual entre o buraco negro e a companheira, o que leva a crer que as duas estrelas se aproximaram e partilharam a mesma atmosfera
atmosfera
1- Camada gasosa que envolva um planeta ou uma estrela. No caso das estrelas, entende-se por atmosfera as suas camadas mais exteriores. 2- A atmosfera (atm) é uma unidade de pressão equivalente a 101 325 Pa.
. Este processo normalmente resulta numa grande quantidade de massa a ser expelida do sistema e, por isso, seria pouco provável que desse origem a um buraco negro de tanta massa quanto o M33 X-7 (15,7 massas solares!)

As massas elevadas determinadas neste estudo obrigam a repensar o que se sabe sobre a evolução e fases terminais da vida das estrelas de grande massa. A estrela progenitora do buraco negro terá tido que expelir gás da sua atmosfera a uma taxa 10 vezes menor que a prevista pelos actuais modelos teóricos, de forma a dar origem a um buraco negro de tanta massa.

Se for verdade que as estrelas de grande massa perdem muito pouco material, então poder-se-ia explicar a supernova 2006gy, que foi incrivelmente luminosa - o progenitor desta supernova teria cerca de 150 vezes a massa do Sol quando explodiu!

Fonte da notícia: http://chandra.harvard.edu/press/07_releases/press_101707.html