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V404 CYGNI: ANÉIS ENORMES EM TORNO DE UM BURACO NEGRO
13 de agosto de 2021

 


O buraco negro no sistema V404 Cygni está a puxar ativamente material de uma estrela companheira - com cerca de metade da massa do Sol - para um disco em torno do objeto invisível. Uma explosão de raios-X do buraco negro, detetada em 2015, criou os anéis altamente energéticos de um fenómeno conhecido como ecos de luz, onde a luz ressalta das nuvens de poeira entre o sistema e a Terra. Nesta imagem podem ser vistos os raios-X pelo Chandra, juntamente com dados óticos do telescópio Pan-STARRS que mostram as estrelas no campo de visão. Cada dos anéis concêntricos foi criado pelo surto de raios-X refletido por nuvens de poeira a distâncias diferentes. Os anéis estão incompletos, com lacunas em cima e à esquerda, em cima e à direita e no meio. Estas lacunas mostram as orlas do campo de visão do Chandra durante as observações, ou as secções do campo que o Chandra não observou.
Crédito: raios-X - NASA/CXC/Universidade de Wisconsin-Madison/S. Heinz et al.; ótico/infravermelho - Pan-STARRS

 

O Observatório de raios-X Chandra e o Observatório Neil Gehrels Swift capturaram esta espetacular imagem de um conjunto de anéis em torno de um buraco negro. As imagens de raios-X dos anéis gigantes revelam informações sobre a poeira localizada na nossa Galáxia, usando um princípio semelhante aos raios-X realizados em consultórios médicos e aeroportos.

O buraco negro faz parte de um sistema binário chamado V404 Cygni, localizado a cerca de 7800 anos-luz da Terra. O buraco negro está a puxar ativamente material de uma estrela companheira - com cerca de metade da massa do Sol - num disco em torno do objeto invisível. Este material brilha em raios-X, de modo que os astrónomos se referem a estes sistemas como "binários de raios-X".

No dia 5 de junho de 2015, o Swift descobriu uma explosão de raios-X originária de V404 Cygni. A explosão criou os anéis altamente energéticos de um fenómeno conhecido como ecos de luz. Em vez de ondas sonoras ricocheteadas numa parede de um desfiladeiro, os ecos de luz em torno de V404 Cygni foram produzidos quando um surto de raios-X do sistema do buraco negro ricocheteou nas nuvens de poeira entre V404 Cygni e a Terra. A poeira cósmica não é como o pó das nossas casas, mas é mais parecida com fumo e consiste de minúsculas partículas sólidas.

Nesta composição, os raios-X do Chandra (azul claro) foram combinados com dados óticos do telescópio Pan-STARRS no Hawaii que mostram as estrelas no campo de visão. A imagem contém oito anéis concêntricos separados. Cada anel é criado por raios-X de surtos de V404 Cygni observados em 2015 que são refletidos por diferentes nuvens de poeira (uma impressão de artista explica como os anéis vistos pelo Chandra e pelo Swift foram produzidos. Para simplificar o gráfico, a ilustração mostra apenas quatro anéis em vez de oito).

Uma equipa de investigadores liderada por Sebastian Heinz da Universidade de Wisconsin em Madison, EUA, analisou 50 observações do sistema pelo Swift feitas entre 30 de junho de 2015 e 25 de agosto do mesmo ano, e observações do Chandra feitas nos dias 11 e 25 de julho de 2015. Foi um evento tão brilhante que os operadores do Chandra tiveram que tomar medidas para não danificar os seus instrumentos.

Os anéis informam os astrónomos não apenas sobre o comportamento do buraco negro, mas também sobre o espaço entre V404 Cygni e a Terra. Por exemplo, o diâmetro dos anéis em raios-X revela a distância às nuvens de poeira intermédias onde a luz ressaltou. Se a nuvem estiver mais perto da Terra, o anel parecerá maior e vice-versa. Os ecos de luz aparecem como anéis estreitos em vez de largos ou halos porque a explosão de raios-X durou apenas um período relativamente curto de tempo.

Os cientistas também usaram os anéis para estudar as propriedades das próprias nuvens de poeira. Eles compararam os espectros de raios-X - isto é, o brilho dos raios-X numa faixa de comprimentos de onda - com modelos de computador da poeira com diferentes composições. Diferentes composições de poeira resultam em diferentes quantidades de raios-X de baixa energia sendo absorvidos e impedidos de serem detetados com o Chandra. Este é um princípio semelhante ao modo como diferentes partes do nosso corpo ou da nossa bagagem absorvem diferentes quantidades de raios-X, fornecendo informações sobre a sua estrutura e composição.

A equipa determinou que a poeira provavelmente contém misturas de grãos de grafite e silicato. Além disso, analisando os anéis internos com o Chandra, descobriram que as densidades das nuvens de poeira não são uniformes em todas as direções. Estudos anteriores já tinham presumido que não.

Um artigo que descreve os resultados de V404 Cygni foi publicado dia 1 de julho de 2016 na revista The Astrophysical Journal.

Este resultado está relacionado com uma descoberta semelhante no binário de raios-X Circinus X-1, que contém uma estrela de neutrões em vez de um buraco negro, publicado dia 20 de junho de 2015 na The Astrophysical Journal. Este estudo também foi liderado por Sebastian Heinz.

Vários artigos publicados todos os anos relatam estudos sobre a explosão de V404 Cygni em 2015 que provocou estes anéis. Foram registadas explosões anteriores em 1938, 1956 e 1989, de modo que os astrónomos ainda podem ter muitos anos para continuar a analisar a de 2015.

 

 


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Esta ilustração mostra, em detalhe, como a estrutura anular vista pelo Chandra e pelo Swift é produzida. Cada anel é provocado pela explosão de raios-X que ressaltam de nuvens de poeira diferentes. Se a nuvem estiver mais próxima de nós, o anel parece maior. O resultado é um conjunto de anéis concêntricos com diferentes tamanhos aparentes dependendo da distância da nuvem interveniente à Terra.
Crédito: Universidade de Wisconsin-Madison/S. Heinz


// Chandra/Harvard (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico de 2016 (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico de 2016 (arXiv.org)

Saiba mais

V404 Cygni:
SIMBAD
Wikipedia

Buracos negros:
Wikipedia

Observatório de raios-X Chandra:
NASA
Universidade de Harvard
Wikipedia

Telescópio Swift:
NASA
Wikipedia

 
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