Uma explosão extraordinária, produzida por um buraco negro numa galáxia próxima, forneceu provas directas de uma população de buracos negros estelares velhos e voláteis. A descoberta, feita por astrónomos através do Observatório Chandra de Raios-X, lança um novo olhar sobre a natureza de uma classe misteriosa de buracos negros que podem produzir tanta energia em raios-X como milhões de sóis irradiando em todos os comprimentos de onda.

Usando o Chandra, os investigadores descobriram uma nova fonte de raios-X ultra-luminosos - ULX. As fontes ULX são objectos que emitem mais raios-X do que a maioria dos sistemas binários em que a estrela companheira orbita o que resta de uma outra que sofreu colapso (estrela de neutrões ou buraco negro). A emissão extra de raios-X sugere à partida que as ULXs devem conter buracos negros com muito mais massa do que os encontrados em outras partes da nossa galáxia.

As estrelas companheiras nas ULXs têm sido geralmente identificadas como estrelas jovens e de grande massa, o que implica que os seus buracos negros também deverão ser jovens. A última pesquisa indica, no entanto, que as ULXs podem conter buracos negros bem mais velhos e que algumas fontes poderão ter sido erradamente identificadas como jovens.

A nova e intrigante ULX está localizada em M83, uma galáxia espiral situada a cerca de 15 milhões de anos luz da Terra, e foi descoberta com o Chandra em 2010. Os astrónomos compararam os novos dados com imagens do Chandra obtidas em 2000 e 2001 e perceberam que a fonte tinha aumentado o seu brilho em raios-X pelo menos 3000 vezes, tornando-se, desde então, a mais brilhante fonte de raios-X em M83.

O aumento repentino do brilho da ULX de M83 é uma das maiores alterações de brilho em raios-X alguma vez observadas para este tipo de objectos, que geralmente não apresentam períodos de baixa actividade. Não foi encontrado qualquer sinal da ULX no histórico das imagens em raios-X feitas com Observatório Einstein em 1980, com o ROSAT em 1994, com o XMM-Newton da Agência Espacial Europeia em 2003 e 2008, ou com observatório Swift da NASA em 2005.

"A fulguração desta ULX apanhou-nos de surpresa e foi o sinal concreto de que havíamos descoberto algo de novo sobre como crescem os buracos negros", disse Roberto Soria da Curtin University, na Austrália, que liderou o novo estudo. De acordo com os investigadores, o salto dramático no brilho em raios-X ocorreu provavelmente devido a um aumento súbito na quantidade de material que cai dentro do buraco negro.

Em 2011, Soria e os seus colegas usaram imagens no visível, do Observatório Gemini e do Telescópio Espacial Hubble, onde descobriram uma fonte azul brilhante na posição da fonte de raios-X. O objecto não fora detectado previamente numa imagem do telescópio Magellan, obtida em Abril de 2009, nem numa imagem do Hubble, obtida em Agosto de 2009. A falta de uma fonte azul nas imagens anteriores indica que a estrela companheira do buraco negro é mais fraca, mais vermelha e tem uma massa muito menor do que a maioria dos companheiros que anteriormente foram directamente ligados a ULXs. A emissão brilhante e azul no visível observada em 2011 deve ter sido causada por uma acumulação dramática de material vindo da estrela companheira.

"Se a ULX apenas tivesse sido observada durante o seu pico de emissão de raios X, em 2010, o sistema poderia facilmente ter sido confundido com o de um buraco negro com um companheiro estelar de grande massa e muito mais jovem, de 10 a 20 milhões de anos", disse o co-autor William Blair, da Johns Hopkins University, em Baltimore.

O companheiro do buraco negro em M83 é provavelmente uma estrela gigante vermelha com, pelo menos, 500 milhões de anos e uma massa inferior a quatro vezes a do Sol. Os modelos teóricos para a evolução das estrelas sugerem que o buraco negro deve ser quase tão antigo como a sua companheira.

Outra ULX contendo um volátil e velho buraco negro foi recentemente descoberta na galáxia de Andrómeda por Amanpreet Kaur, da Clemson University, e colegas, resultado publicado na edição de Fevereiro de 2012 de Astronomy and Astrophysics. Matthew Middleton e os seus colegas da Universidade de Durham divulgaram mais informações na edição de Março de 2012 da Monthly Notices da Royal Astronomical Society. Usaram dados do XMM-Newton do Chandra e do Hubble para mostrarem que a ULX é altamente variável e o seu companheiro uma velha estrela vermelha.

"Com estes dois objectos, começa a ser claro que existem duas classes de ULXs, uma contendo buracos negros jovens, crescendo persistentemente, e a outra contendo buracos negros velhos que crescem de forma irregular", disse Kip Kuntz, um co-autor do artigo, também da Johns Hopkins University. "Tivemos a sorte de observar o objecto da M83 no momento certo para podermos comparar o antes e o depois."

O artigo descrevendo os resultados será publicado na edição de 10 de Maio de The Astrophysical Journal.

Fonte da notícia: http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/H-12-139.html