p Nos anos 1980, pesquisadores começaram a descobrir fontes extremamente brilhantes de raios-X nas porções externas das galáxias, longe dos buracos negros supermassivos que dominam seus centros. Inicialmente, pesquisadores pensaram que esses objetos cósmicos, chamadas de fontes ultraluminosas de raios-X, ou ULXs, eram buracos negros robustos com mais de dez vezes a massa do sol. Mas as observações começando em 2014 do NuSTAR da NASA e outros telescópios espaciais estão mostrando que alguns ULXs, que brilham com luz de raios-X igual em energia a milhões de sóis, são na verdade estrelas de nêutrons - os núcleos queimados de estrelas massivas que explodiram. Três dessas ULXs foram identificadas como estrelas de nêutrons até agora. p Agora, uma equipe liderada pelo Caltech usando dados do Chandra X-ray Observatory da NASA identificou uma quarta ULX como sendo uma estrela de nêutrons - e encontrou novas pistas sobre como esses objetos podem brilhar tão intensamente.

p Estrelas de nêutrons são objetos extremamente densos - uma colher de chá pesaria cerca de um bilhão de toneladas, ou tanto quanto uma montanha. Sua gravidade puxa o material circundante de estrelas companheiras para eles, e à medida que este material é puxado, ele aquece e brilha com os raios-X. Mas à medida que as estrelas de nêutrons "se alimentam" da matéria, chega um momento em que a luz de raios-X resultante afasta a matéria. Os astrônomos chamam esse ponto - quando os objetos não podem acumular matéria mais rápido e emitir mais raios X - de limite de Eddington.

p "Da mesma forma que só podemos comer um determinado número de alimentos de cada vez, há limites para a rapidez com que as estrelas de nêutrons podem acumular matéria, "diz Murray Brightman, um pós-doutorado na Caltech e autor principal de um novo relatório sobre as descobertas em Astronomia da Natureza . "Mas os ULXs estão de alguma forma quebrando esse limite para emitir raios-X incrivelmente brilhantes, e não sabemos por quê. "

p No novo estudo, os pesquisadores analisaram um ULX na galáxia Whirlpool, também conhecido como M51, que fica a cerca de 28 milhões de anos-luz de distância. Eles analisaram dados de raios-X de arquivo obtidos por Chandra e descobriram uma queda incomum no espectro de luz do ULX. Depois de descartar todas as outras possibilidades, eles descobriram que a queda era de um fenômeno chamado espalhamento de ressonância do ciclotron, que ocorre quando partículas carregadas - prótons com carga positiva ou elétrons com carga negativa - circulam em um campo magnético. Os buracos negros não têm campos magnéticos e as estrelas de nêutrons têm, então a descoberta revelou que este ULX particular em M51 tinha que ser uma estrela de nêutrons.

p O espalhamento de ressonância do ciclotron cria assinaturas reveladoras no espectro de luz de uma estrela e a presença desses padrões, chamadas de linhas de ciclotron, pode fornecer informações sobre a força do campo magnético da estrela - mas apenas se a causa das linhas, sejam prótons ou elétrons, é conhecido. Os pesquisadores não têm um espectro detalhado o suficiente do novo ULX para ter certeza.

p "Se a linha do cíclotron é de prótons, então sabemos que esses campos magnéticos em torno da estrela de nêutrons são extremamente fortes e podem de fato estar ajudando a quebrar o limite de Eddington, ", diz Brightman. Esses campos magnéticos fortes podem reduzir a pressão dos raios X do ULX - a pressão que normalmente afasta a matéria - permitindo que a estrela de nêutrons consuma mais matéria do que o normal e brilhe com os raios X extremamente brilhantes.

p Se a linha do cíclotron é de elétrons circulando, em contraste, então a força do campo magnético em torno da estrela de nêutrons não seria excepcionalmente forte, e, portanto, o campo provavelmente não é a razão pela qual essas estrelas ultrapassam o limite de Eddington. Para abordar ainda mais o mistério, os pesquisadores estão planejando adquirir mais dados de raios-X no ULX em M51 e procurar mais linhas de cíclotron em outros ULXs.

p "A descoberta de que esses objetos muito brilhantes, há muito tempo considerados buracos negros com massas de até 1, 000 vezes a do sol, são alimentados por estrelas de nêutrons muito menos massivas, foi uma grande surpresa científica, "diz Fiona Harrison, Benjamin M. Rosen, professor de física da Caltech; o Presidente de Liderança Kent e Joyce Kresa da Divisão de Física, Matemática e Astronomia; e o investigador principal da missão NuSTAR. "Agora podemos realmente estar obtendo pistas físicas firmes de como esses pequenos objetos podem ser tão poderosos."