Usando o Chandra X-ray Observatory da NASA, cientistas descobriram uma nova classe de objetos que se comportam de maneira diferente de tudo o que já observaram. Astrônomos sugerem que esses objetos recém-identificados em outras galáxias podem ajudar a resolver não uma, mas duas questões de longa data da astrofísica.
Esses objetos misteriosos emitem raios X com energia incomumente baixa, mas níveis intensos de radiação ultravioleta. A descoberta é apresentada em um artigo publicado na quarta-feira na Nature Astronomy.
“Nunca encontramos um grupo de objetos que se comportasse assim”, disse Mustafa Muhibullah, da University of Alabama, que liderou o estudo. “Naturalmente, o próximo passo foi tentar descobrir o que são essas coisas.”
Os pesquisadores encontraram um total de 84 dessas “fontes de raios X hipersuaves” — assim chamadas porque emitem raios X de energia muito baixa — nas seis galáxias diferentes que examinaram, usando dados disponíveis publicamente no arquivo do Chandra. Duas das galáxias são espirais, M31 (a galáxia de Andrômeda) e M101 (a galáxia Pinwheel), enquanto as outras quatro são elípticas. Eles encontraram fontes de raios X hipersuaves tanto em regiões de formação estelar ativa quanto em áreas onde há estrelas mais antigas.
A equipe identificou as fontes ao encontrar objetos que apareciam nas imagens do Chandra obtidas nas energias de raios X mais baixas, mas desapareciam nas imagens de maior energia. Isso significa que esses objetos emitem muito mais raios X de baixa energia do que de alta energia. Como os raios X de baixa energia fazem fronteira com a radiação ultravioleta energética no espectro eletromagnético, os pesquisadores determinaram que essas fontes também produzem grandes quantidades de radiação ultravioleta energética.
Ainda não está claro que tipos de objetos são responsáveis por esses raios X de baixa energia e pela intensa radiação ultravioleta. A equipe acredita que eles provavelmente envolvam um buraco negro, uma estrela de nêutrons ou uma anã branca atraindo material de uma estrela companheira. O material atraído da estrela companheira é aquecido e produz raios X antes de cair sobre a anã branca ou a estrela de nêutrons, ou dentro do buraco negro. Sistemas binários desse tipo já foram observados, mas nunca com uma radiação ultravioleta tão intensa e raios X de energia tão baixa.
A descoberta sugere que pode haver grandes populações de sistemas binários com radiação ultravioleta energética que não haviam sido detectadas até agora.
“Essas fontes clandestinas de raios X estão, na verdade, entre os objetos mais energéticos das galáxias e podem estar resolvendo dois mistérios cósmicos de uma só vez”, disse Muhibullah.
Cientistas acreditam que alguns sistemas com anãs brancas que atraem material de estrelas companheiras podem eventualmente explodir como uma supernova — conhecida como supernova do Tipo Ia —, essencial para medir a expansão do universo. Essas supernovas tiveram um papel fundamental na descoberta de que essa expansão está acelerando. Astrônomos procuram há muitos anos as estrelas que se transformam em supernovas do Tipo Ia, mas até agora sem sucesso.
“Se pudéssemos encontrar uma maneira de identificar essas explosões de supernovas do Tipo Ia antes que acontecessem, isso seria realmente importante”, disse o coautor Jimmy Irwin, também da University of Alabama. “Atualmente, nós as estudamos depois que explodem, e os astrônomos têm enfrentado dificuldades para entender o que de fato é incendiado.”
O outro mistério que essas fontes de raios X hipersuaves podem explicar é o que remove elétrons do gás entre as estrelas em algumas galáxias. Essa remoção de elétrons é importante de investigar porque pode afetar a velocidade com que as estrelas se formam e influenciar os ciclos de vida das galáxias. Estrelas quentes e massivas desempenham um papel nesse processo, mas não explicam completamente o que causa essa remoção. Os níveis intensos de radiação ultravioleta das fontes de raios X hipersuaves podem desempenhar um papel vital.
Por que essas fontes de raios X hipersuaves não foram encontradas antes? Além da emissão de raios X de baixa energia, que é muito difícil de detectar para os telescópios de raios X, a radiação ultravioleta de alta energia é prontamente absorvida pelo gás de hélio e hidrogênio que preenche o espaço entre as estrelas, criando uma barreira quase impenetrável para a observação.
“Ao vasculhar o arquivo do Chandra, conseguimos eliminar o que costumava ser um ponto cego para os telescópios”, disse a coautora Rosanne Di Stefano, do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian. “Foi assim que encontramos o que parece ser uma nova classe de objetos cósmicos com características extraordinárias.”
O Marshall Space Flight Center da NASA, em Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra. O Chandra X-ray Center do Smithsonian Astrophysical Observatory controla as operações científicas a partir de Cambridge, Massachusetts, e as operações de voo a partir de Burlington, Massachusetts.
Leia mais sobre o NASA’s Chandra X-ray Observatory
Para saber mais sobre a missão Chandra da NASA, visite:
https://www.nasa.gov/chandra
Descrição visual
Este comunicado apresenta uma imagem composta da galáxia espiral M101, uma das seis galáxias identificadas que abrigam uma nova classe de objetos misteriosos que emitem raios X de energia incomumente baixa.
Nessa imagem composta, M101 está voltada diretamente para nós. Ela tem vários braços em tons de roxo, espiralando no sentido horário ao redor de um núcleo amarelo-dourado. Espalhados ao longo dos braços e entre eles há dezenas de pequenos pontos brancos e roxos. A maioria desses pontos são pares de estrelas, mas sete deles são um mistério.
Para observadores casuais, os objetos incomuns são visualmente indistinguíveis dos outros pontos de luz da galáxia. Uma versão anotada da imagem composta acompanha este comunicado, com círculos vermelhos ao redor dos pontos misteriosos para facilitar sua identificação.
Esses pontos misteriosos se comportam como nenhuma outra classe de objeto descoberta anteriormente. Os objetos curiosos emitem raios X de energia tão baixa que, na verdade, produzem grandes quantidades de radiação ultravioleta, pois a radiação UV faz fronteira com os raios X no espectro eletromagnético. Ao pesquisar imagens de galáxias com raios X de baixa energia no arquivo do Chandra Observatory, os cientistas encontraram um total de 84 desses objetos espalhados por M101 e outras cinco galáxias. Eles deram a esses objetos misteriosos o nome de “fontes de raios X hipersuaves”.