Crédito:Raios-X:NASA / CXC / U.Wisc-Madison / S. Heinz et al .; Ótico / IR:Pan-STARRS
Esta imagem apresenta um conjunto espetacular de anéis ao redor de um buraco negro, capturado usando o Observatório de raios-X Chandra da NASA e o Observatório Neil Gehrels Swift. As imagens de raios-X dos anéis gigantes revelam informações sobre a poeira localizada em nossa galáxia, usando um princípio semelhante aos raios-X realizados em consultórios médicos e aeroportos.
O buraco negro é parte de um sistema binário chamado V404 Cygni, localizado a cerca de 7, 800 anos-luz de distância da Terra. O buraco negro está ativamente puxando material de uma estrela companheira - com cerca de metade da massa do Sol - em um disco ao redor do objeto invisível. Este material brilha em raios-X, então os astrônomos se referem a esses sistemas como "binários de raios-X".
Em 5 de junho, 2015, Swift descobriu uma explosão de raios-X de V404 Cygni. A explosão criou os anéis de alta energia a partir de um fenômeno conhecido como ecos de luz. Em vez de ondas sonoras ricocheteando em uma parede do cânion, os ecos de luz em torno do V404 Cygni foram produzidos quando uma explosão de raios X do sistema de buraco negro ricocheteou nas nuvens de poeira entre o V404 Cygni e a Terra. A poeira cósmica não é como a poeira doméstica, mas é mais como a fumaça, e consiste em minúsculos, particulas solidas.
Nesta imagem composta, Os raios X do Chandra (azul claro) foram combinados com dados ópticos do telescópio Pan-STARRS no Havaí que mostram as estrelas no campo de visão. A imagem contém oito anéis concêntricos separados. Cada anel é criado por raios-X das chamas V404 Cygni observadas em 2015 que refletem em diferentes nuvens de poeira. (A ilustração de um artista explica como os anéis vistos por Chandra e Swift foram produzidos. Para simplificar o gráfico, a ilustração mostra apenas quatro anéis em vez de oito.)
Uma equipe de pesquisadores liderada por Sebastian Heinz da Universidade de Wisconsin em Madison analisou 50 observações do sistema Swift feitas em 2015 entre 30 de junho e 25 de agosto, e observações do Chandra feitas em 11 e 25 de julho, 2015. Foi um evento tão brilhante que os operadores do Chandra propositalmente colocaram o V404 Cygni entre os detectores para que outra explosão brilhante não danificasse o instrumento.
Os anéis informam aos astrônomos não apenas sobre o comportamento do buraco negro, mas também sobre a paisagem entre V404 Cygni e a Terra. Por exemplo, o diâmetro dos anéis em raios-X revela as distâncias para as nuvens de poeira intermediárias que a luz ricocheteou. Se a nuvem estiver mais perto da Terra, o anel parece ser maior, e vice versa. Os ecos de luz aparecem como anéis estreitos em vez de anéis largos ou halos porque a explosão de raios-X durou apenas um período de tempo relativamente curto.
Os pesquisadores também usaram os anéis para sondar as propriedades das próprias nuvens de poeira. Eles compararam os espectros de raios-X, isto é, o brilho dos raios X em uma faixa de comprimentos de onda - para modelos de computador de poeira com composições diferentes. Diferentes composições de poeira resultarão em diferentes quantidades de raios-X de baixa energia sendo absorvidos e impedidos de serem detectados com o Chandra. Este é um princípio semelhante a como diferentes partes do nosso corpo ou nossa bagagem absorvem diferentes quantidades de raios-X, dando informações sobre sua estrutura e composição.
A equipe determinou que a poeira provavelmente contém misturas de grãos de grafite e silicato. Além disso, analisando os anéis internos com Chandra, eles descobriram que as densidades das nuvens de poeira não são uniformes em todas as direções. Estudos anteriores presumiram que não.
A ilustração deste artista mostra em detalhes como a estrutura em anel vista por Chandra e Swift é produzida. Cada anel é causado por raios X refletidos em diferentes nuvens de poeira. Se a nuvem está mais perto de nós, o anel parece ser maior. O resultado é um conjunto de anéis concêntricos com diferentes tamanhos aparentes, dependendo da distância da nuvem intermediária de nós. Crédito:Univ. de Wisconsin-Madison / S.Heinz
Um artigo descrevendo os resultados do V404 Cygni foi publicado em 1º de julho, 2016, edição do The Astrophysical Journal (pré-impressão). Os autores do estudo são Sebastian Heinz, Lia Corrales (Universidade de Michigan); Randall Smith (Centro de Astrofísica | Harvard &Smithsonian); Niel Brandt (Universidade Estadual da Pensilvânia); Peter Jonker (Instituto Holandês de Pesquisa Espacial); Richard Plotkin (Universidade de Nevada, Reno); e Joey Neilson (Villanova University).
Este resultado está relacionado a um achado semelhante do binário de raios-X Circinus X-1, que contém uma estrela de nêutrons em vez de um buraco negro, publicado em um jornal em 20 de junho, 2015, questão do Astrophysical Journal , intitulado, "Senhor dos anéis:uma distância cinemática para Circinus X-1 de um eco de luz gigante de raios-X" (pré-impressão). Este estudo também foi liderado por Sebastian Heinz.
Vários artigos foram publicados todos os anos relatando estudos sobre a explosão de V404 Cygni em 2015 que causou esses anéis. Explosões anteriores foram registradas em 1938, 1956 e 1989, então os astrônomos ainda podem ter muitos anos para continuar analisando o de 2015.
