Os telescópios espaciais de alta energia da ESA Integral e XMM-Newton ajudaram a encontrar uma fonte de raios X poderosos no centro de uma explosão estelar sem precedentes, brilhante e em rápida evolução, que apareceu repentinamente no céu no início deste ano.

O telescópio ATLAS no Havaí detectou o fenômeno pela primeira vez, desde então chamado AT2018cow, em 16 de junho. Logo depois disso, astrônomos de todo o mundo apontavam muitos telescópios espaciais e terrestres para o objeto celeste recém-descoberto, localizado em uma galáxia a cerca de 200 milhões de anos-luz de distância.

Eles logo perceberam que isso era algo completamente novo. Em apenas dois dias, o objeto excedeu o brilho de qualquer supernova observada anteriormente - uma explosão poderosa de uma estrela massiva em envelhecimento que expele a maior parte de seu material para o espaço circundante, varrendo a poeira interestelar e gases em sua vizinhança.

Um novo jornal, aceito para publicação no Astrophysical Journal , apresenta as observações dos primeiros 100 dias de existência do objeto, cobrindo todo o espectro eletromagnético da explosão de ondas de rádio a raios gama.

A análise, que inclui observações do Integral da ESA e do XMM-Newton, bem como os telescópios espaciais NuSTAR e Swift da NASA, encontrou uma fonte de raios-X de alta energia dentro da explosão.

O comportamento desta fonte, ou motor, conforme revelado nos dados, sugere que o estranho fenômeno pode ser um buraco negro nascente ou uma estrela de nêutrons com um poderoso campo magnético, sugando o material circundante.

"A interpretação mais emocionante é que podemos ter visto pela primeira vez o nascimento de um buraco negro ou uma estrela de nêutrons, "diz Raffaella Margutti da Northwestern University, EUA, autor principal do artigo.

"Nós sabemos que buracos negros e estrelas de nêutrons se formam quando as estrelas colapsam e explodem como uma supernova, mas nunca antes vimos um bem no momento do nascimento, "acrescenta o co-autor Indrek Vurm do Observatório de Tartu, Estônia, que trabalhou na modelagem das observações.

A explosão da vaca AT2018 não foi apenas 10 a 100 vezes mais brilhante do que qualquer outra supernova observada anteriormente:ela também atingiu o pico de luminosidade muito mais rápido do que qualquer outro evento conhecido anteriormente - em apenas alguns dias em comparação com as duas semanas habituais.

O Integral fez as primeiras observações do fenômeno cerca de cinco dias após a notificação e manteve o monitoramento por 17 dias. Seus dados se mostraram cruciais para a compreensão do objeto estranho.

"Integral cobre uma faixa de comprimento de onda que não é coberta por nenhum outro satélite, "diz Erik Kuulkers, Cientista de projetos integrais na ESA. "Temos uma certa sobreposição com o NuSTAR na parte do espectro de raios-X de alta energia, mas podemos ver energias mais altas, também."

Assim, embora os dados do NuSTAR revelassem o espectro de raios-X em grande detalhe, com Integral, os astrônomos foram capazes de ver o espectro da fonte inteiramente, incluindo seu limite superior em energias de raios gama suaves.

"Vimos uma espécie de solavanco com um corte abrupto no espectro na extremidade de alta energia, "diz Volodymyr Savchenko, um astrônomo da Universidade de Genebra, Suíça, que trabalharam nos dados Integral. "Esta saliência é um componente adicional da radiação liberada por esta explosão, brilhando através de um opaco, ou opticamente espesso, médio."

"Esta radiação de alta energia provavelmente veio de uma área de plasma muito quente e denso ao redor da fonte, "acrescenta Carlo Ferrigno, também da Universidade de Genebra.

Como o Integral continuou monitorando a explosão da vaca AT2018 por um longo período de tempo, seus dados também foram capazes de mostrar que o sinal de raios-X de alta energia estava desaparecendo gradualmente.

Raffaella explica que essa radiação de raios X de alta energia que foi embora foi a chamada radiação reprocessada - radiação da fonte interagindo com o material ejetado pela explosão. Conforme o material se afasta do centro da explosão, o sinal diminui gradualmente e eventualmente desaparece completamente.

Neste sinal, Contudo, os astrônomos foram capazes de encontrar padrões típicos de um objeto que extrai matéria de seus arredores - um buraco negro ou uma estrela de nêutrons.

"Esta é a coisa mais incomum que observamos no AT2018cow e é definitivamente algo sem precedentes no mundo dos eventos astronômicos transitórios explosivos, "diz Raffaella.

Enquanto isso, O XMM-Newton observou esta explosão incomum duas vezes nos primeiros 100 dias de sua existência. Ele detectou a parte de baixa energia de sua emissão de raios-X, que, de acordo com os astrônomos, vem diretamente do motor no centro da explosão. Ao contrário dos raios-X de alta energia provenientes do plasma circundante, os raios X de baixa energia da fonte ainda são visíveis.

Os astrônomos planejam usar o XMM-Newton para realizar uma observação de acompanhamento no futuro, o que permitirá que eles entendam o comportamento da fonte por um longo período de tempo com mais detalhes.

"Continuamos a analisar os dados XMM-Newton para tentar compreender a natureza da fonte, "diz a coautora Giulia Migliori, da Universidade de Bolonha, Itália, que trabalhou nos dados de raios-X. "Os buracos negros que se acumulam deixam marcas características nos raios-X, que podemos detectar em nossos dados. "

"Este evento foi completamente inesperado e mostra que há muitas coisas que não entendemos completamente, "diz Norbert Schartel, Cientista do projeto XMM-Newton da ESA. "Um satélite, um instrumento sozinho, nunca seria capaz de compreender um objeto tão complexo. As percepções detalhadas que pudemos reunir sobre o funcionamento interno da misteriosa explosão da vaca AT2018 só foram alcançáveis ​​graças à ampla cooperação e combinação de muitos telescópios. "