Nesta nova imagem composta da galáxia AM 0644-741 (AM 0644 para encurtar), os raios X do Chandra (roxo) foram combinados com dados ópticos do Hubble (vermelho, verde e azul). Os dados do Chandra revelam a presença de fontes de raios X muito brilhantes, provavelmente sistemas binários alimentados por um buraco negro de massa estelar ou estrela de nêutrons, em um notável anel. Os resultados são relatados em um novo artigo liderado por Anna Wolter, do INAF-Observatório Astronômico di Brera, em Milão, Itália.
De onde veio o anel de buracos negros ou estrelas de nêutrons da AM 0644? Os astrônomos pensam que foi criado quando uma galáxia foi arrastada para outra galáxia pela força da gravidade. A primeira galáxia gerou ondulações no gás da segunda galáxia, AM 0644, localizada no canto inferior direito. Essas ondulações então produziram um anel de gás em expansão na AM 0644 que desencadeou o nascimento de novas estrelas. A primeira galáxia é possivelmente aquela localizada na parte inferior esquerda da imagem.
As mais massivas dessas estrelas nascentes terão vidas curtas - em termos cósmicos - de milhões de anos. Depois disso, seu combustível nuclear é gasto e as estrelas explodem como supernovas deixando para trás buracos negros com massas tipicamente entre cinco a vinte vezes a do Sol, ou estrelas de nêutrons com uma massa aproximadamente igual à do Sol.
Alguns desses buracos negros ou estrelas de nêutrons têm estrelas companheiras próximas e gás em torno delas. Este gás cai em direção ao buraco negro ou estrela de nêutrons, formando um disco giratório como a água circulando um dreno, e se aquece por fricção. Este gás superaquecido produz grandes quantidades de raios-X que o Chandra pode detectar.
Embora um anel de buracos negros ou estrelas de nêutrons seja intrigante por si só, há mais na história de AM 0644. Todas as fontes de raios X detectadas no anel da AM 0644 são brilhantes o suficiente para serem classificadas como fontes de raios X ultraluminosas (ULXs, na sigla em inglês). Esta é uma classe de objetos que produzem centenas a milhares de vezes mais raios-X do que a maioria dos sistemas binários "normais" nos quais uma estrela companheira está em órbita em torno de uma estrela de nêutrons ou um buraco negro. Até recentemente, a maioria dos astrônomos achava que os ULXs geralmente continham buracos negros de massa estelar, com a possível presença em alguns casos de buracos negros de massa intermediária (IMBHs) que contêm mais de cem vezes a massa do Sol. No entanto, esse pensamento foi derrubado quando alguns ULXs em outras galáxias, incluindo M82 e M51, foram encontrados para conter estrelas de nêutrons.
Várias outras explicações, além dos IMBHs, têm sido sugeridas para a intensa emissão de raios X de ULXs. Eles incluem o crescimento anormalmente rápido do buraco negro ou da estrela de nêutrons, ou efeitos geométricos decorrentes do afunilamento de material caindo ao longo das linhas do campo magnético.
A identidade das ULXs individuais na AM 0644 é atualmente desconhecida. Eles podem ser uma mistura de buracos negros e estrelas de nêutrons, e também é possível que sejam todos buracos negros ou todas as estrelas de nêutrons.
Nem todas as fontes de raios-X da imagem estão localizadas no anel de AM 0644. Uma das fontes é um buraco negro de rápido crescimento localizado bem atrás da galáxia a uma distância de 9,1 bilhões de anos-luz da Terra. Outra fonte intrigante detectada pelo Chandra é um crescente buraco negro supermassivo localizado no centro da galáxia. No novo estudo, os pesquisadores também usaram observações do Chandra para estudar outras seis galáxias anelares além da AM 0644. Um total de 63 fontes foram detectadas nas sete galáxias, e 50 delas são ULXs. Os autores observam um maior número médio de ULXs por galáxia nestas galáxias anelares do que em outros tipos de galáxias. As galáxias anelares estimularam o interesse dos astrônomos porque são os locais ideais para examinar modelos de como as estrelas duplas se formam e entender a origem dos ULXs.
Fonte: NASA
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