Observatório de raios-X Chandra encontra o par de buracos negros supermassivos mais próximos da Terra

Evidências para um par de buracos negros numa galáxia espiral foram encontradas em dados obtidos pelo Observatório de Raios-X Chandra da NASA. Essa imagem principal é composta pelos dados de raios-X do Chandra em azul e dados ópticos obtidos pelo Telescópio Espacial Hubble em dourado, da galáxia espiral NGC 3392. O detalhe no retângulo mostra a região central da NGC 3993 como é observada somente pelo Chandra. A emissão azul difusa na imagem maior é causada pelo gás quente próximo do centro da NGC 3993 e mostra raios-X de baixa energia. O detalhe mostra os raios-X de alta energia, incluindo as emissões de ferro. Esse tipo de emissão é uma feição característica de buracos negros em crescimento que são pesadamente obscurecidos pela poeira e pelo gás. Dois picos separados de emissões de raios-X, localizados aproximadamente nas posição de 11 e 4 horas, podem ser vistos claramente na imagem em detalhe. Essas duas fontes são buracos negros que estão crescendo de forma ativa, gerando emissões de raios-X enquanto o gás cai em direção aos buracos negros e tornam-se quente. As regiões obscurecidas ao redor de ambos os buracos negros bloqueia uma grande quantidade de luz óptica e ultravioleta de material que está caindo no buraco negro. Localizada a uma distância aproximada de 160 milhões de anos-luz da Terra, a NGC 3393 contém o mais próximo par de buracos negros supermassivos. Essa é também a primeira vez que um par de buracos negros foi encontrado em uma galáxia espiral como a Via Láctea. Separados por somente 490 anos-luz, os buracos negros na NGC 3393 são provavelmente partes remanescentes de uma fusão de galáxias com massas desiguais que aconteceu a um bilhão ou mais de anos atrás.Chamadas de fusões menores pelos cientistas esses tipos de colisões de uma galáxia menor com uma galáxia maior, de fato, são a maneira mais comum pela qual o par de buracos negros se formam. Até a última observação feita pelo Chandra da NGC 3393, contudo, tinha sido difícil identificar bons candidatos para fusões menores pois espera-se que a galáxia final pareça com uma galáxia espiral ordinária. Se foi uma fusão menor, o buraco negro na galáxia menor deveria ter uma massa menor do que o outro buraco negro antes das galáxias terem colidido. Boas estimativas das massas de ambos os buracos negros ainda não estão disponíveis para testar essa ideia, embora as observações mostrem que ambos os buracos negros são mais massivos do que um milhão de sóis.

Créditos: Cienctec

Os astrônomos da ESA acharam o elo-perdido dos buracos negros

Acharam o "elo-perdido" entre as famílias de buracos negros: não tão grandes quanto os que ficam no núcleo das galáxias (como a M87), nem pequenos como os que resultam diretamente do colapso de estrelas massivas (como Cygnus X-1). O novo "embaixador" dessa nova classe de buracos negros é o HLX-1 (Hyper-Luminous X-ray source 1), o objeto brilhante acima e à esquerda do bojo galáctico, na ilustração acima. Trata-se de uma fonte ultra-luminosa de raios-X e seu brilho é 260 milhões de vezes maior que o do Sol. Esse buraco negro tem a massa de cerca de 500 vezes a massa do Sol e situa-se na periferia da galáxia espiral ESO 243-49, que dista 290 milhões de anos-luz da Terra. Até essa descoberta os buracos negros têm sido distribuídos em duas classes bem distintas: Buraco Negro supermassivo: apresentam massa de vários milhões (como do centro da nossa galáxia, a Via – Láctea) até bilhões (como o do núcleo da galáxia ativa M87) de vezes a massa do Sol e situam-se nos centro das galáxias. Buraco Negro estelar: sua massa situa-se entre 3 a 20 massas solares (exemplo: o micro quasar Cygnus X-1). Essa nova descoberta da primeira evidência sólida desta classe de buracos negros de porte médio foi realizada usando o telescópio espacial XMM-Newton de raios-X suportado pela Agência Espacial Européia (ESA). Na ocasião da pesquisa Farrel e seu time estavam trabalhando no Centro de Estudos Espaciais de Rayonnements, na França. Um buraco negro estelar é usualmente um objeto remanescente de uma estrela massiva que colapsou e possui um campo gravitacional tão poderoso que a luz não consegue escapar do seu interior, ou seja, ele nada reflete. “Enquanto é comumente aceito que os buracos negros de massa estelar são criados durante a morte de estrelas massivas, não é sabido como os buracos negros supermassivos efetivamente se formam”, Farrel afirma. Há algum tempo os astrônomos acreditavam que deveria existir uma terceira categoria intermediária de buracos negros, como massa entre 100 e 100.000 vezes a massa do Sol, os quais até agora ainda não haviam sido detectados de forma consistente. A teoria existente atual estima que os buracos negros supermassivos sejam formados a partir da fusão de diversos buracos negros de massa intermediária, disse Farrell. Assim, “para ratificar tal teoria, entretanto, primeiramente nós temos que provar a existência dos buracos negros intermediários. Esta é a melhor observação, até agora, de um buraco negro intermediário, tão procurado pelos astrônomos”. Através dos dados coletados a partir das observações realizadas pelo XMM-Newton em 23 de novembro de 2004 e 28 de novembro de 2008, o time mostrou que a fonte HLX-1 mostrava uma variação na sua assinatura de raios-X. Isto indicou que tal objeto deveria ser um corpo único e não um agrupamento de diversas fontes de raios-X menores. A enorme quantidade de radiação observada só poderia ser explicada pela presença de um buraco negro massivo da ordem de 500 vezes a massa solar. Os autores asseguram que nenhuma outra explicação física para o fenômeno pode responder por esses dados levantados na pesquisa.

Créditos: Eternos Aprendizes

A estrela que não deveria existir

Uma equipe de astrônomos europeus utilizou o Very Large Telescope do ESO (VLT) para descobrir uma estrela na Via Láctea que muitos pensavam não poder existir. Os astrônomos descobriram que esta estrela é composta quase inteiramente por hidrogênio e hélio, mostrando apenas pequeníssimas quantidades de outros elementos químicos. Esta intrigante composição química coloca a estrela na chamada “zona proibida” numa teoria de formação estelar largamente aceita, o que significa que a estrela nunca deveria ter formado. Estes resultados foram publicados na revista Nature de 1 de Setembro de 2011. A estrela de baixa luminosidade está situada na constelação do Leão e é chamada SDSS J102915+172927 - a sigla é SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e os números fazem referência à posição do objeto no céu. Ela possui a menor quantidade de elementos mais pesados que o hélio (que os astrônomos chamam de "metais") do que todas as estrelas estudadas até hoje. Este objeto possui uma massa menor que a do Sol e tem provavelmente mais de 13 bilhões de anos de idade. "Uma teoria muito aceita prediz que estrelas como esta, com pequena massa e quantidades de metais extremamente baixas, não deveriam existir porque as nuvens de material a partir das quais tais objetos se formariam nunca poderiam ter se condensado," explica Elisabetta Caffau, da Universidade de Heidelberg, na Alemanha e do Observatório de Paris, na França. "É surpreendente encontrar pela primeira vez uma estrela na 'zona proibida'. Isto significa que iremos provavelmente ter que verificar alguns dos modelos de formação estelar, completa Caffau, que é a autora principal do artigo científico que descreve estes resultados, e que será publicado em Setembro na revista Nature. A equipe analisou as propriedades da estrela com o auxílio dos espectrógrafos X-shooter e UVES, montados no VLT. Os astrônomos mediram a abundância dos vários elementos químicos presentes na estrela e descobriram que a proporção de metais na SDSS J102915+172927 é mais de 20 mil vezes menor que a proporção de metais no Sol. "A estrela é tênue e tão pobre em metais que apenas conseguimos detectar a assinatura de um único elemento mais pesado que o hélio - o cálcio - nas primeiras observações que fizemos," disse Piercarlo Bonifacio, que supervisionou o projeto. "Tivemos que pedir tempo de telescópio adicional ao Diretor Geral do ESO para estudar a radiação da estrela com mais detalhe, com longos tempos de exposição, de modo a tentar encontrar mais metais."Os cosmólogos acreditam que os elementos químicos mais leves - hidrogênio e hélio - foram criados pouco depois do Big Bang, juntamente com um pouco de lítio, enquanto a maioria dos outros elementos foram posteriormente formados nas estrelas. As explosões de supernovas espalharam o material estelar para o meio interestelar, tornando-o rico em metais. As novas estrelas que se formam a partir deste meio enriquecido possuem por isso maiores quantidades de metais na sua composição do que as estrelas mais velhas. Por conseguinte, a proporção de metais numa estrela nos dá informação sobre a sua idade. "A estrela que estudamos é extremamente pobre em metais, o que significa que é muito primitiva. Pode ser uma das estrela mais velhas jamais encontrada," acrescenta Lorenzo Monaco (ESO, Chile), que também participou do estudo. É igualmente surpreendente a falta de lítio na SDSS J102915+172927. Uma estrela tão velha deveria ter uma composição semelhante àquela do Universo pouco depois do Big Bang, com apenas um pouco mais de metais. No entanto, a equipe descobriu que a proporção de lítio na estrela é pelo menos cinquenta vezes menor que a esperada devido à matéria produzida pelo Big Bang. "É um mistério como é que o lítio produzido logo após o início do Universo foi destruído nesta estrela", acrescenta Bonifacio. Os investigadores também apontam para o fato desta estrela incomum não ser provavelmente única. "Identificamos várias outras estrelas candidatas que podem ter níveis de metais semelhantes, ou até inferiores, aos da SDSS J102915+172927. Planejamos agora observar estes candidatos com o VLT para verificarmos se é realmente este o caso," conclui Caffau. Teorias de formação estelar mais aceitas afirmam que estrelas com massas tão baixas como a SDSS J102915+172927 (cerca de 0,8 massa solar ou menos) apenas podem se formar depois de explosões de supernova terem enriquecido o meio interestelar acima de um valor crítico. Isto deve-se ao fato dos elementos mais pesados atuarem como "agentes de arrefecimento", ajudando a irradiar o calor das nuvens de gás, fazendo assim com que estas nuvens possam seguidamente colapsar para formar estrelas. Sem estes metais, a pressão devida ao aquecimento seria demasiadamente forte e a gravidade da nuvem seria muito fraca para vencer e fazer a nuvem colapsar. Uma teoria em particular identifica o carbono e o oxigênio como os principais agentes de arrefecimento. No entanto, na SDSS J102915+172927 a quantidade de carbono é menor do que o mínimo julgado necessário para que este arrefecimento se torne efetivo. A estrela HE 1327-2326, descoberta em 2005, tem a menor abundância de ferro conhecida, mas é rica em carbono. A estrela agora analisada tem a menor proporção de metais conhecida quando consideramos todos os elementos químicos mais pesados que o hélio. A chamada nucleossíntese primordial estuda a produção de elementos químicos com mais de um próton, alguns momentos após o Big Bang. Esta produção deu-se num curto espaço de tempo, permitindo que apenas hidrogênio, hélio e lítio se formassem. A teoria do Big Bang prediz, e as observações confirmam, que a matéria primordial era composta essencialmente por 75% (em massa) de hidrogênio, 25% de hélio e alguns traços de lítio.

Créditos: Inovação Tecnológica

Buracos negros errantes vagam pela Via-Láctea

Parece enredo de um filme de ficção científica: buracos negros errantes na nossa galáxia ameaçam engolir qualquer coisa nas suas proximidades. Mas o fato é que, segundo os novos cálculos de Ryan O’Leary e Avi Loeb (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), centenas desses enormes buracos negros, remanescentes da época da formação das galáxias no início do universo, podem estar vagando pela Via Láctea. Mas a boa notícia é que a Terra está segura. O mais próximo desses buracos negros errantes deve estar a milhares de anos-luz de distância. Os astrônomos até estão ansiosos para descobri-los, pois eles fornecerão pistas para explicar a formação da Via Láctea. “Esses buracos negros são relíquias do passado da Via Láctea”, disse Loeb. “Pode se dizer que nós estamos estudando estas relíquias arqueológicas para aprender sobre a história da nossa galáxia, e a história da formação de buracos negros no início do universo.” Segundo a teoria, os buracos negros errantes originalmente estavam no centro de galáxias anãs de pouca massa. Durante milhares de anos, estas galáxias anãs colidiram umas com as outras para formar grandes galáxias como a Via Láctea. Cada vez que duas proto-galáxias com buracos negros centrais colidem, os buracos negros se fundem para formar um único buraco negro “relíquia”. Durante a fusão, a emissão direcional de radiação gravitacional causaria um buraco negro de recuo. Um empurrão típico envia o buraco negro suficientemente rápido para que ele escape de sua galáxia anã mãe, mas não o suficiente para que ele deixe completamente a vizinhança galáctica. Como resultado, estes buracos negros ainda estariam presentes nas imediações do limite exterior do halo da Via Láctea. Centenas de buracos negros errantes devem estar viajando pela periferia da Via Láctea, cada um contendo de 1.000 a 100.000 massas solares. Seria muito difícil observá-los, dado que os buracos negros por si mesmos só são observados quando estão engolindo, ou expulsando, matéria. Um sinal revelador poderia indicar um buraco negro errante: um aglomerado de estrelas arrastadas ao redor da galáxia anã de onde o buraco negro escapou. Apenas as estrelas mais próximas do buraco negro haveriam sido arrastadas e por isso o aglomerado seria muito compacto. Devido ao pequeno tamanho desse aglomerado, ele aparece como uma única estrela no céu, os astrônomos terão que olhar para pistas mais sutis para a sua origem e existência. Por exemplo, o seu espectro irá mostrar que várias estrelas estão presentes, bem como a produção de amplas linhas espectrais. As estrelas do aglomerado teriam que avançar rapidamente, com seus caminhos influenciados pela gravidade do buraco negro. “As estrelas em torno do aglomerado atua muito como um farol que aponta um recife perigoso”, explicou O’Leary. “Sem essas estrelas brilhando para guiar o nosso caminho, seria impossível encontrar os buracos negros.” O número de buracos negros errantes na nossa galáxia depende de quantos dos blocos básicos de proto-galáxias continham buracos negros em seus núcleos, bem como se fundiram para formar a Via Láctea. Encontrá-los e estudada-los irá fornecer novas pistas sobre a história de nossa galáxia. Localizar os aglomerados de estrelas indicadores pode se revelar relativamente simples. “Até agora, os astrônomos não estavam procurando os aglomerados estelares altamente compactos no halo da Via Láctea”, disse Loeb. “Agora sabemos o que esperar, pois podemos examinar os estudos do céu existentes buscando esta nova classe de objetos”.

Créditos: Eternos Aprendizes