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Enxame de Buracos Negros e Estrela de Nêutrons Orbitam o Buraco Negro Supermassivo no Centro da Via Láctea

Um enxame de 1000 ou mais buracos negros pode estar orbitando um buraco negro supermassivo da Via Láctea, de acordo com os resultados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA. Isso representaria a mais alta concentração de buracos negros em qualquer lugar na galáxia. Esses buracos negros com massas estelares relativamente pequenos , juntamente com estrelas de nêutrons parecem ter migrado para o centro galáctico em um período de alguns bilhões de anos.

A descoberta foi feita como parte do projeto de monitoramento do Chandra na região ao redor do Sagitário A* (Sgr A*), o buraco negro supermassivo localizado no centro da Via Láctea.

Entre as milhares fontes de raios-X detectadas dentro dos 70 anos-luz da Sgr A*, Muno e seus colegas por aqueles que mais provavelmente podiam ser caracterizados como buracos negros ativos e estrelas de nêutrons, selecionando somente as fontes mais brilhantes que também exibiam uma grande variação na emissão de raios-X. “Embora a região ao redor do Sgr A* seja repleta de estrelas, nós esperamos que exista somente uma chance de 20% de encontrarmos um sistema binário de raios-X dentro de um raio de três anos-luz”, disse Muno. “A alta concentração observada dessas fontes implica que um grande número de buracos negros e estrelas de nêutrons tem se reunido no centro da galáxia”.

Mark Morris, também da UCLA previu uma década atrás que um processo chamado de fricção dinâmica faria com que buracos negros mergulhassem em direção ao centro da galáxia. Os buracos negros são formados como remanescentes de explosões de estrelas massivas e possuem massas de aproximadamente 10 vezes maior que o Sol. À medida que o buraco negro orbita o centro da galáxia a uma distância de alguns anos-luz, eles puxam as estrelas ao redor  que são puxadas de volta ao buraco negro. O efeito de rede é que o espiral do buraco negro gira em direção ao centro e as estrelas de pouca massa são expulsas. A partir do número estimado de estrelas e de buracos negros na região do centro da galáxia, espera-se que a fricção dinâmica produza um denso enxame com 20000 buracos negros dentro do raio de três anos-luz da Sgr A*. Um efeito similar trabalha nas estrelas de nêutrons, mas com uma extensão menor pois elas possuem uma massa menor.

Uma vez que os buracos negros estão concentrados próximos da Sgr A*, eles terão numerosos encontros  com estrelas normais, algumas das quais pertencem a sistemas binários de estrelas. A gravidade intensa de um buraco negro pode induzir uma estrela ordinária a mudar seus padrões e criar par com um buraco negro enquanto ejeta a sua companheira. Esses processos e outros similares nas estrelas de nêutrons são esperados que produzam algumas centenas de buracos negros e de sistemas binários de estrelas de nêutrons.

Os buracos negros e as estrelas de nêutrons no aglomerado são gradulamente engolidas pelo buraco negro supermassivo Sgr A*, numa taxa de um a cada um milhão de anos. Nesta taxa, aproximadamente 10000 buracos negros e estrelas de nêutrons seriam capturados em alguns bilhões de anos, adicionando aproximadamente 3% de massa ao buraco negro supermassivo central, que atualmente estima-se tenha uma massa de 3.7 milhões de sóis.

Por enquanto, a aceleração das estrelas de pouca massa que os buracos negros estão ejetando é a mesma taxa com que as estrelas de pequena massa são ejetadas da região central. Esse processo de expulsão irá reduzir o modo como as estrelas normais serão capturadas pelo buraco negro supermassivo central. Isso pode também explicar por que as regiões centrais de algumas galáxias incluindo a Via Láctea, são um pouco mais tranquilas mesmo contendo buracos negros supermassivos no seu núcleo.

As imagens fazem parte de um programa do Chandra feito para monitorar uma região ao redor do buraco negro supermassivo da Via Láctea, o Sagitarius A* (Sgr A*). Quatro fontes brilhantes de raios-X (círculos) foram descobertos a uma distância de 3 anos-luz do Sgr A* (que na imagem é o ponto brilhante acima da fonte C). O painel inferior ilustra a forte variabilidade de uma dessas fontes. Essa variabilidade, que é representada em todas as fontes indica um sistema binário de raios-X onde um buraco negro e uma estrela de nêutrons estão puxando matéria da estrela companheira próxima.

O buraco negro no centro da Via Láctea é um monstro que contém aproximadamente 4 milhões de vezes mais matéria que o Sol. Mas comparado com buracos negros gigantes, no centro de outras galáxias, o nosso buraco negro é bem, suave.

Uma equipe de astrônomos japoneses pode ter ajudado a resolver o mistério. USando quatro satélites que capturam a radiação de raios-X do espaço externo, eles encontraram evidências que o nosso buraco negro de forma repentina emitiu uma poderosa explosão de raios-X 300 anos atrás.

“Nós ficamos maravilhados por que o buraco negro da Via Láctea parecia ser gigantesco”, disse o chefe da equipe, Tatsuya Inui da Universidade de Kyoto no Japão. “Mas nós agora notamos que esse buraco esteve mais ativo num passado distante. Talvez ele tenha desaparecido após essa explosão”.

O buraco negro por si só é conhecido como Sagitário A* porque está localizado na constelação de Sagitário. Normalmente o buraco negro é quieto, produzindo bilhões de vezes menos energia do buraco negros gigantes em outras galáxias. Mas de acordo com Inui e seus colegas, o buraco negro precisa ter produzido uma enorme explosão de raios-X três séculos atrás. Ele podem ter descoberto isso devido ao estranho efeito conhecido como eco de luz.

Ecos de luz são similares aos ecos de som que estamos acostumados a ouvir quando ondas de som reverberam numa sala ou em montanhas. No caso dos ecos de luz, os raios-X produzidos por uma explosão gigantesca correm milhões de quilômetros no espaço a velocidade da luz. Trezentos anos depois, eles já viajaram o suficiente para que eles alcancem uma nuvem de gás conhecida como Sagitarius B2. Uma vez que eles penetram nessa nuvem, eles aquecem o gás e provocam assim um brilho forte de raios-X. Mas uma vez que os raios-X passam pela nuvem, ele esfria, e o seu brilho volta ao normal. A nuvem age como um espelho gigantesco. Os ecos de luz dentro das nuvens dão aos astrônomos a possibilidade de registrar a energia de um buraco negro trezentos anos antes.

Usando os satélites de raios-X japoneses Suzaku e o ASCA, além do Observatório de Raios-X Chandra e o Observatório de raios-X XMM-Newton da ESA, a equipe de Inui pôde observar o comportamento dessa nuvem.

“Observando como a nuvem se acende e apaga por mais de 10 anos, nós pudemos traçar a atividade do buraco negro 300 anos atrás”, disse um membro da equipe, Katsuji Koyama da Universidade de Tóquio. “O buraco negro era milhões de vezes mais brilhante três séculos atrás. E pelos estudos ele deve ter lançado no espaço uma explosão verdadeiramente grande”.

A luz leva 26000 anos para sair do centro da Via Láctea e atingir a Terra, então quando os astrônomos estão observando um buraco negro e a nuvem de gás, eles estão na verdade observando eventos que aconteceram 26000 anos atrás. Nessa época, a Terra estava apenas saindo da sua última era glacial e os humanos ainda viviam em cavernas.

Os astrônomos não sabem por que o Sagitarius A* produziu uma explosão tão poderosa três séculos atrás. Uma possibilidade, diz Koyama, é que uma estrela gigantesca explodiu. A onda causada por essa explosão aqueceu o gás e o varreu para dentro do buraco negro, acordando assim o buraco negro de seu sono profundo e produzindo assim essa magnífica explosão.

Fonte:

http://www.stumbleupon.com/su/552lnn/www.dailygalaxy.com/my_weblog/2010/07/a-new-look-the-swarm-of-black-holes-at-milky-way-core.html

http://chandra.harvard.edu/press/05_releases/press_011005.html

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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