NASA/CALTECH-IPAC/ROBERT HURT
MADRID 14 ago. (EUROPA PRESS) -
As observações com o IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) da NASA desafiaram nossa compreensão do que acontece com a matéria nas proximidades de um buraco negro.
Com esse observatório espacial, os astrônomos podem estudar os raios X incidentes e medir a polarização, uma propriedade da luz que descreve a direção de seu campo elétrico.
O grau de polarização mede o alinhamento dessas vibrações entre si. Os cientistas podem usar o grau de polarização de um buraco negro para determinar a localização da coroa (uma região de plasma magnetizado extremamente quente que circunda o buraco negro) e como ela gera os raios X.
Em abril, os astrônomos usaram o IXPE para medir um grau de polarização de 9,1% no buraco negro IGR J17091-3624, muito mais alto do que esperavam com base em modelos teóricos.
"O buraco negro IGR J17091-3624 é uma fonte extraordinária que escurece e clareia com a intensidade de um batimento cardíaco, e o IXPE da NASA nos permitiu medir essa fonte única de uma maneira completamente nova", disse Melissa Ewing, da Universidade de Newcastle e principal autora do estudo publicado na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, em um comunicado.
Nos sistemas binários de raios X, um objeto extremamente denso, como um buraco negro, atrai matéria de uma fonte próxima, geralmente uma estrela vizinha. Essa matéria pode começar a girar, achatando-se em uma estrutura rotativa conhecida como disco de acreção.
A coroa, que fica na região interna desse disco de acreção, pode atingir temperaturas extremas de até 1 bilhão de graus Celsius e emitir raios X muito brilhantes. Essas coronas ultraquentes são responsáveis por algumas das fontes de raios X mais brilhantes do céu.
Apesar do brilho da coroa em IGR J17091-3624, a cerca de 28.000 anos-luz da Terra, ela ainda é muito pequena e distante para que os astrônomos possam capturar uma imagem dela.
"Normalmente, um alto grau de polarização corresponde a uma visão muito próxima da borda da coroa. O coronavírus teria que ter um formato perfeito e ser observado do ângulo certo para se obter tal medição", disse Giorgio Matt, professor da Universidade de Roma Tre (Itália) e coautor do artigo, em um comunicado. "O padrão de atenuação ainda não foi explicado pelos cientistas e pode ser a chave para a compreensão dessa categoria de buracos negros.
A estrela companheira desse buraco negro não é brilhante o suficiente para que os astrônomos possam estimar diretamente o ângulo de visão do sistema, mas as mudanças incomuns de brilho observadas pelo IXPE sugerem que a borda do disco de acreção estava orientada diretamente para a Terra.
Os pesquisadores exploraram diferentes caminhos para explicar o alto grau de polarização.
VENTO DE MATÉRIA
Em um modelo, os astrônomos incluíram um "vento" de matéria extraída do disco de acreção e lançada para fora do sistema, um fenômeno raro. Se os raios X da coroa encontrassem essa matéria em seu caminho para o IXPE, ocorreria o espalhamento Compton, o que levaria a essas medições.
"Esses ventos são uma das peças-chave que faltam para entender o crescimento de todos os tipos de buracos negros", disse Maxime Parra, que liderou a observação e trabalha com esse tópico na Universidade Ehime em Matsuyama, Japão. "Os astrônomos podem esperar que futuras observações produzam medições ainda mais surpreendentes do grau de polarização.
Outro modelo presumia que o plasma na coroa poderia apresentar um fluxo de saída muito rápido. Se o plasma fluísse para fora a velocidades de até 20% da velocidade da luz, ou aproximadamente 200 milhões de quilômetros por hora, os efeitos relativísticos poderiam aumentar a polarização observada.
Em ambos os casos, as simulações foram capazes de recriar a polarização observada sem uma visão de borda muito específica. Os pesquisadores continuarão a modelar e testar suas previsões para entender melhor o alto grau de polarização para futuros esforços de pesquisa.
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