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Telescópios encontram fonte de raios X no interior de supernova misteriosa
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AT2018cow explodiu dentro de ou próximo da galáxia CGCG 137-068, localizada a cerca de 200 milhões de anos-luz de distância na direção da constelação de Hércules.
Crédito: Sloan Digitized Sky Survey

 

Os telescópios espaciais de alta energia da ESA, INTEGRAL e XMM-Newton ajudaram a encontrar uma poderosa fonte de raios X no centro de uma explosão estelar, de brilho e evolução sem precedentes, que apareceu subitamente no céu.

O telescópio ATLAS no Hawaii foi o primeiro a avistar o fenômeno, desde então chamado AT2018cow, no dia 16 de junho. Pouco tempo depois, astrônomos de todo o mundo apontaram telescópios terrestres e espaciais para o objeto celeste recém-descoberto, localizado numa galáxia a aproximadamente 200 milhões de anos-luz.

Rapidamente perceberam que era algo completamente novo. Em apenas dois dias, o objeto excedeu o brilho de qualquer supernova observada anteriormente - uma poderosa explosão de uma estrela massiva e velha que expele a maior parte do seu material para o espaço circundante, varrendo a poeira e os gases interestelares na sua vizinhança.

O novo artigo, aceito para publicação na revista The Astrophysical Journal, descreve as observações dos primeiros 100 dias da existência do objeto, cobrindo todo o espectro eletromagnético da explosão, desde o rádio até os raios gama.

A análise, que inclui observações do INTEGRAL e XMM-Newton da ESA, bem como dos telescópios espaciais NuSTAR e Swift da NASA, encontrou uma fonte de raios X altamente energéticos situada no interior da explosão.

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

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

"Sabemos que os buracos negros e as estrelas de nêutrons se formam quando as estrelas colapsam e explodem como supernovas, mas nunca vimos tais objetos no momento exato da sua formação," acrescenta Indrek Vurm, do Observatório Tartu, na Estônia, que trabalhou na modelagem das observações.

A explosão AT2018cow não foi apenas 10 a 100 vezes mais brilhante do que qualquer outra supernova já observada anteriormente: também atingiu o pico de luminosidade muito mais depressa do que qualquer outro evento conhecido anteriormente - em apenas alguns dias em comparação com as duas semanas normais.

O INTEGRAL fez as suas primeiras observações do fenômeno cerca de cinco dias depois de ter sido relatado e manteve a monitorização durante 17 dias. Os seus dados mostraram-se cruciais para a compreensão do estranho objeto.

"O INTEGRAL estuda uma gama de comprimentos de onda que não é coberta por qualquer outro satélite," realça Erik Kuulkers, cientista do projeto INTEGRAL da ESA. "Nós temos uma certa sobreposição com o NuSTAR na parte dos raios X altamente energéticos, mas também podemos observar a energias mais altas."

Assim, enquanto os dados do NuSTAR revelaram em grande detalhe o espectro de raios X, com o INTEGRAL os astrônomos foram capazes de ver o espectro inteiro da fonte, incluindo o seu limite superior em raios gama suaves.

"Vimos uma espécie de 'solavanco' com um corte acentuado no espectro mais energético," explica Volodymyr Savchenko, astrônomo da Universidade de Genebra, na Suíça, que trabalhou nos dados do INTEGRAL. "Este 'solavanco' é um componente adicional da radiação libertada pela explosão, brilhando através de um meio opaco ou opticamente espesso."

"Esta radiação altamente energética veio provavelmente de uma área de plasma muito quente e densa em torno da fonte," acrescenta Carlo Ferrigno, também da Universidade de Genebra.

Dado que o INTEGRAL continuou a monitorizar a explosão AT2018cow por um maior período de tempo, os seus dados também puderam mostrar que o sinal de raios X altamente energéticos estava gradualmente desvanecendo.

Raffaella explica que a estes raios X altamente energéticos que desapareceram se dá o nome radiação reprocessada - radiação da fonte que interage com material expelido pela explosão. À medida que o material se afasta do centro da explosão, o sinal diminui gradualmente e acaba por desaparecer completamente.

No entanto, neste sinal os astrônomos foram capazes de encontrar padrões típicos de um objeto que atrai matéria dos seus arredores - seja um buraco negro ou uma estrela de nêutrons.

"É a característica mais peculiar que observamos em AT2018cow e é definitivamente algo sem precedentes no mundo dos eventos astronômicos transientes e explosivos," diz Raffaella.

Entretanto, o XMM-Newton observou esta explosão invulgar duas vezes nos primeiros 100 dias da sua existência. Detectou a parte menos energética da sua emissão de raios X, que, segundo os astrônomos, vem diretamente do "motor" no núcleo da explosão. Ao contrário dos raios X altamente energéticos provenientes do plasma circundante, ainda são visíveis os raios X de baixa energia da fonte.

Os astrônomos planejam usar o XMM-Newton para realizar uma observação de acompanhamento no futuro, o que permitirá que compreendam o comportamento da fonte ao longo de um maior período de tempo e em grande detalhe.

"Continuamos analisando os dados do XMM-Newton para tentar compreender a natureza da fonte," realça a coautora Giulia Migliori, da Universidade de Bolonha, na Itália, que trabalhou nos dados de raios X. "A acreção dos buracos negros deixa marcas características em raios X, que podemos detectar nos nossos dados."

"Este evento foi completamente inesperado e mostra que há muito que não entendemos completamente," diz Norbert Scharterl, cientista do projeto XMM-Newton da ESA. "Um satélite, um único instrumento, nunca seria capaz de entender um objeto tão complexo. Os conhecimentos detalhados que pudemos reunir sobre o funcionamento da misteriosa explosão AT2018cow só foram alcançados graças à ampla cooperação e combinação de muitos telescópios."

 
 
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