Os astrônomos usaram uma espaçonave de raios-X chamada XRISM para observar ventos poderosos soprando de uma estrela de nêutrons-as descobertas podem ser um “divisor de águas” para a física.
A equipe descobriu diferenças inesperadas entre ventos poderosos e enérgicos soprando de discos em turbilhão de gás e poeira, chamados discos de acréscimo, em torno de extremo “estrelas mortas” ou Estrelas de nêutronse os ventos que fluem de discos de acréscimo que alimentam buracos negros supermassivos nos corações de grandes galáxias.
A descoberta poderia revelar mais sobre a física que envolve a entrada da matéria de Discos de acreção para as superfícies das estrelas de nêutrons e buracos negros supermassivosbem como a saída de ventos desses discos. Compreender essa dinâmica poderia, por sua vez, revelar como esses ventos influenciam o ambiente cósmico de buracos negros supermassivos.
A equipe descobriu as surpreendentes diferenças entre os discos de acréscimo de acretismo de estrelas de nêutrons supermassivos quando usaram o xrisismo de espaçonaves da NASA/JAXA (missão de imagem e espectroscopia de raios-X) para observar ventos poderosos que fluem do disco de acretion GX13+1, localizado entre 23.000 e 26.000 anos-luz da Terra na galinha do galáctio Via Láctea.O poder de observação do instrumento de resolução do XRISM permitiu à equipe medir a energia da luz de raios-X emitida do GX13+1 e reunir detalhes sobre seu sistema que nunca havia sido visto antes.
“Quando vimos pela primeira vez a riqueza de detalhes nos dados, sentimos que estávamos testemunhando um resultado que muda o jogo”, disse o cientista do projeto de xrisismo da Agência Espacial Europeia (ESA), Matteo Guainazzi, em comunicado. “Para muitos de nós, foi a realização de um sonho que perseguimos por décadas”.
Ventos cósmicos de mudança
Pode parecer estranho investigar ventos supermassivos do buraco negro, estudando o vento soprando de uma estrela de nêutrons, mas a equipe por trás dessa pesquisa argumentou que os mecanismos por trás dessas diferentes saídas são semelhantes. Além disso, o buraco negro mais próximo supermassivo para nós, a Via Láctea Sagitário A* (SGR A*), não está se alimentando ativamente porque não está cercado por uma matéria suficiente para formar um disco de acreção.
O GX13+1 é mais próximo e mais brilhante que os buracos negros supermassivos de alimentação em outras galáxias que podem ser usadas para esse tipo de investigação, permitindo que ele e a física que impulsionam seus ventos fossem estudados em mais detalhes.
No entanto, antes que as observações do GX13+1 pudessem começar, essa estrela de nêutrons deu uma surpresa à equipe, iluminando tanto que os pesquisadores teorizaram que ela pode ter atingido ou até mesmo excedido o Limite de Eddington.
Esse limite teórico diz respeito a quanto matéria pode ser acumulada a um corpo compacto como uma estrela de nêutrons ou buraco negro. Quanto mais a matéria se acumulou, mais energia emitida e, portanto, mais a pressão externa exercia sobre o material infeliz. Quando o limite de Eddington é atingido, a pressão externa dessa energia é tão grande que o suprimento de material para o corpo celestial compacto é cortado e o material circundante é afastado como ventos cósmicos.
Via Resolve, a equipe observou como GX13+1 atingir este teto.
“Não poderíamos ter agendado isso se tivéssemos tentado”, disse o líder da equipe Chris, da Universidade de Durham, no Reino Unido. “O sistema passou da metade da sua saída de radiação máxima para algo muito mais intenso, criando um vento mais espesso do que jamais vimos antes”.
No entanto, este não foi o fim das surpresas entregues por esse vento. Não estava viajando na velocidade que a equipe esperava. Os ventos cósmicos produzidos em ou ao redor do limite de Eddington podem fluir tão rápido quanto 124 milhões de milhas por hora e até cerca de 30% o velocidade da luz.
O vento que flui do GX13+1, no entanto, estava viajando a um relativamente tranquilo 620.000 mph. Dizemos relativamente porque isso ainda é cerca de 800 vezes mais rápido que a velocidade do som na Terra. O que o vento não tinha em velocidade, no entanto, compensou sua densidade. No entanto, diferentemente dos ventos vistos soprando de buracos negros supermassivos perto do limite de Eddington, que são desajeitados, o vento do GX13+1 fluiu suavemente.
“Ainda é uma surpresa para mim o quão ‘lento’ é esse vento, assim como a espessura. É como olhar para o sol através de uma margem de neblina rolando em nossa direção. Tudo fica mais escuro quando a névoa é grossa”, acrescentou. “Os ventos eram totalmente diferentes, mas são de sistemas que são os mesmos em termos do limite de Eddington.
“Então, se esses ventos realmente são alimentados pela pressão da radiação, por que eles são diferentes?”
Atualmente, feito e colegas acham que essas diferenças podem ser o resultado de variações de temperatura entre os discos de acréscimo em torno de estrelas de nêutrons como a que observaram e os que circundam buracos negros supermassivos.
Os discos de acréscimo em torno de buracos negros supermassivos são maiores e mais brilhantes do que aqueles em estrelas de nêutrons, o que significa que sua energia é dispersa em uma área maior. Isso significa que a luz emitida desses discos de acréscimo maior está na região ultravioleta do espectro eletromagnético, enquanto o radiação eletromagnética Dos discos em torno de estrelas de nêutrons, está na forma de raios-X, que são mais altos em energia.
A luz ultravioleta interage com a matéria com mais facilidade do que os raios-X; portanto, a equipe teoriza que a radiação de discos de acréscimo de buracos negros supermassivos pode empurrar com mais eficácia a matéria, levando a ventos mais rápidos.
Esta pesquisa pode, portanto, remodelar nossa compreensão de como a radiação e a matéria interagem em torno de alguns dos objetos mais extremos do universo e como eles fornecem energia ao seu ambiente mais amplo, influenciando as galáxias em evolução. As descobertas da equipe também podem ajudar a orientar futuros telescópios espaciais, como Newathena, uma missão da ESA definida para ser lançada em 2037 e projetada para ser o maior observatório de raios-X já construído.
“A resolução sem precedentes do xrismo nos permite investigar esses objetos-e muito mais-com muito mais detalhes, abrindo caminho para o telescópio de raios-X de última geração e de alta resolução, como Needyena“, Disse o colega de pesquisa da ESA, Camille Diez, no comunicado.
A pesquisa da equipe foi publicada na quarta -feira (17 de setembro) na revista Natureza.
