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fev 09

Pictor A: Astrônomos estudam a explosão do buraco negro em rádio galáxia muito, muito distante

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A rádio galáxia Pictor A mostrada em raios-X e rádio. Créditos: em raios-X – NASA/CXC/Univ. de Hertfordshire/M. Hardcastle et al.; no rádio – CSIRO/ATNF/ATCA

A saga “Guerra nas Estrelas” caracterizou a fictícia máquina chamada de “Estrela da Morte”, a qual pode disparar raios poderosos de radiação no espaço. O Universo, no entanto, produz fenômenos que frequentemente sobrepujam o que a ficção científica pode conjurar.

A rádio galáxia Pictor A é um desses objetos cósmicos impressionantes. Esta galáxia, localizada a quase 500 milhões de anos-luz da Terra, contém um buraco negro supermassivo no seu centro. Uma quantidade enorme de energia gravitacional é liberada à medida que o material espirala em direção ao horizonte de eventos, o ponto de não retorno para a matéria em queda. Esta energia produz um feixe gigantesco de partículas, também chamado de jato relativístico, onde a matéria ejetada viaja quase à velocidade da luz no espaço intergaláctico.

Para capturar evidências deste jato, os cientistas usaram o Observatório de raios-X Chandra da NASA em vários momentos durante os últimos 15 anos. Os dados em raios-X pelo Chandra (azul) foram combinados com dados no rádio obtidos pelo ATCA (Australia Telescope Compact Array, a vermelho) para produzir uma composição que retrata o fenômeno.

Ao estudar os detalhes da estrutura vista tanto em raios-X como no rádio, os cientistas procuram ganhar uma compreensão mais profunda destes explosivos jatos colimados.

O jato [na direção da direita] em Pictor A é o mais próximo de nós. Exibe uma emissão contínua em raios-X com quase 300.000 anos-luz. Lembramos que a Via Láctea mede cerca de 100.000 anos-luz em diâmetro, o que nos dá um vislumbre da dimensão do jato. Dada a relativa proximidade e a capacidade do Chandra em obter imagens detalhadas em raios-X, os cientistas podem observar características detalhadas no jato e testar ideias de como a emissão de raios-X é produzida.

Em adição ao jato proeminente visto apontando na direção da direita na imagem, os cientistas anunciaram evidências de outro jato apontando na direção oposta. Embora as evidências desse jato já tivessem sido relatadas anteriormente, estes novos dados do Chandra confirmam a sua existência. O brilho tênue do jato oposto é provavelmente devido ao seu movimento, para além da linha de visão aqui da Terra.

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A imagem de Pictor A, em raios-X pelo Chandra, mostra um jato (jet) espetacular emanado por um buraco negro supermassivo (supermassive black hole) no centro da galáxia e que se prolonga por cerca de 300.000 anos-luz, na direção de um “hotspot” (ponto quente) brilhante e um jato oposto (counterjet) que aponta na direção oposta. O “lóbulo de rádio” (radio lobe) é mostrado em tons de vermelho. Créditos: em raios-X – NASA/CXC/Univ. de Hertfordshire/M. Hardcastle et al.; no rádio – CSIRO/ATNF/ATCA

A imagem com anotações acima mostra a localização do buraco negro supermassivo, do jato e do jato oposto. Também está legendado um “lóbulo de rádio” onde o jato empurra o gás em redor e um “hotspot” (ponto quente) provocado pelas ondas de choque, semelhante às explosões sônicas de um avião supersônico, perto da ponta do jato.

As propriedades detalhadas do jato e do jato oposto, observadas com o Observatório Espacial Chandra, mostram que a sua emissão de raios-X vem provavelmente de elétrons que espiralam em redor das linhas do campo magnético, um processo chamado emissão de síncrotron. Neste caso, os elétrons devem ser continuamente re-acelerados à medida que avançam ao longo do jato. Contudo, ainda se conhece bem como é que isto ocorre.

Os pesquisadores descartaram um mecanismo sugerido para a produção da emissão de raios-X do jato: Nesse cenário proposto, os elétrons viajando para longe do buraco negro no jato, perto da velocidade da luz, movem-se pelo mar de radiação cósmica de fundo deixada para trás pela fase quente do Universo após o Big Bang. Quando um elétron em rápido movimento colide com um destes fótons da radiação cósmica de fundo, pode aumentar a energia do fóton na banda dos raios-X.

O brilho em raios-X do jato depende da potência do feixe de elétrons e da intensidade da radiação de fundo. O brilho relativo dos raios-X oriundos do jato e do jato oposto em Pictor A não corresponde ao esperado neste processo que envolve a radiação cósmica de fundo, e efetivamente a elimina como a fonte de produção de raios-X no jato.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na MNRAS (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) e está disponível online aqui.

Fonte

NASA: Blast From Black Hole in a Galaxy Far, Far Away

Artigo Científico

MNRAS: Deep Chandra observations of Pictor A

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1510.08392v1-Deep-Chandra-observations-of-Pictor-A
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