Astrônomos usando o Observatório de Raios-X Chandra da NASA descobriram o maior e mais brilhante conjunto de anéis de eco de luz de raio-X já observado. Esses extraordinários anéis, produzidos por um intenso flare de uma estrela de nêutrons, forneceu aos astrônomos uma chance rara de determinar quão distante da Terra, na Via Láctea, a estrela, está da Terra.
Os anéis aparecem como círculos ao redor de Circinus X-1, um sistema estelar binário no plano da nossa galáxia contendo uma estrela de nêutrons, a parte remanescente densa de uma estrela massiva pulverizada numa explosão de supernova. A estrela de nêutrons está em órbita com outra estrela massiva, e é cercada por espessas nuvens de gás e poeira interestelar. Circinus X-1 é também a fonte de um surpreendente jato poderoso de partículas de alta energia.
“É realmente muito difícil de medir com precisão a distância em astronomia e nós temos poucos métodos”, disse Sebastian Heinz, da Universidade de Winsconsin em Madison, que liderou o estudo. “Mas da mesma forma que morcegos usam sonar para triangular a sua posição, nós podemos usar os raios-X de Circinus X-1 para descobrir exatamente onde ela está”.
O eco de luz mostra que Circinus X-1 está localizada a cerca de 30700 anos-luz de distância da Terra, e isso mostra diferenças com relação aos resultados publicados em estudos anteriores. A detecção e caracterização dos anéis necessita das capacidades únicas do Chandra – a habilidade de detectar finos detalhes combinado com a sensibilidade para sinais fracos.
Os pesquisadores determinaram que os anéis são ecos de uma explosão de raios-X emitida por Circinus X-1 no final de 2013. A explosão foi refletida nas nuvens de poeira, com parte dos raios-X refletidos alcançando a Terra a partir de diferentes ângulos, com uma diferença de tempo de cerca de três meses, criando assim os anéis observados.
Comparando os dados do Chandra com imagens anteriores de nuvens de poeira detectadas pelo Rádio Telescópio Mopra na Austrália, os pesquisadores determinaram que cada anel foi criado por uma reflexão de raios-X de uma diferente nuvem de poeira. Os dados de rádio fornecem a distância para as diferentes nuvens e os ecos de raios-X determinam a localização da Circinus X-1 com relação a essas nuvens. Uma análise dos anéis com os dados de rádio combinados permite aos pesquisadores usarem geometria simples para determinar com precisão a distância de Circinus X-1 até a Terra.
“Nós gostaríamos de chamar esse sistema de Senhor do Anéis, mas ele não tem nada a ver com Sauron”, disse o coautor Michael Burton da Universidade de New South Wales em Sidney, Austrália. “A beleza entre os anéis de raios-X do Chandra e das imagens de rádio do Mopra de diferentes nuvens são realmente as primeiras na astronomia”.
Essa nova estimativa de distância significa que Circinus X-1 é inerentemente muito mais brilhante em raios-X e em outros tipos de luz do que os cientistas pensavam anteriormente, e isso indica que o sistema estelar passou repetidamente por um limite para o brilho, onde a pressão externa da radiação do sistema é balanceada pela força interna da gravidade. Esse comportamento é algo que os astrônomos geralmente observam com maior frequência em sistema contendo buracos negros do que em sistema como Circinus X-1 que contém uma estrela de nêutrons.
Os pesquisadores também determinaram que a velocidade do jato de partículas de alta energia produzido pelo sistema é de no mínimo 99.9% da velocidade da luz. Essa velocidade extrema é normalmente associada com jatos produzidos por buracos negros.
“Circinus X-1, age em alguns aspectos como uma estrela de nêutrons e em outros como um buraco negro”, disse a coautora Catherine Braiding da Universidade de New South Wales. “É extremamente incomum encontrar um objeto que mistura essas propriedades”.
Acredita-se que Circinus X-1 tenha se tornado uma fonte de raios-X a cerca de 2500 anos atrás, como visto da Terra. Isso faz, de Circinus X-1 o chamado sistema binário de raios-X mais jovem de que se tem conhecimento. Os novos dados do Chandra permitiram que os astrônomos fizessem um mapa detalhado tridimensional das nuvens de poeira localizadas entre Circinus X-1 e nós, fornecendo uma valiosa pesquisa da estrutura da galáxia.
Esses resultados foram publicados no The Astrophysical Journal. O Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra para o Science Mission Directorate da agência em Washington. O Smithsonian Astrophysical Observatory em Cambridge, Massachusetts, controla as operações científicas e de voo do Chandra.
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