As observações Chandra do IC 10 starburst galaxy revelam cerca de 110 fontes de raios-X.
Destes, cerca de uma dúzia são sistemas em que um buraco negro ou uma estrela de nêutrons tira o material de uma jovem e maciça estrela companheira.
Alguns desses pares podem eventualmente formar sistemas que mesclaram e emitem ondas gravitacionais.
Este novo composto contém raios X de Chandra (azul escuro) combinado com uma imagem óptica de um astrofotógrafo (vermelho, verde, azul).
Em 1887, o astrônomo americano Lewis Swift descobriu uma nuvem brilhante, ou nebulosa, que acabou por ser uma pequena galáxia, a cerca de 2,2 milhões de anos-luz da Terra. Hoje, é conhecido como o "Starburst" galaxy IC 10, referente à intensa atividade de formação de estrelas que ocorre lá.
Mais de cem anos após a descoberta de Swift, os astrônomos estão estudando IC 10 com os telescópios mais poderosos do século XXI. Novas observações com o Observatório de raios-X de Chandra da NASA revelam muitos pares de estrelas que podem tornar-se um dia o fenômeno cósmico mais emocionante observado nos últimos anos: ondas gravitacionais .
Ao analisar as observações de Chandra do IC 10 em uma década, os astrônomos encontraram mais de uma dúzia de buracos negros e estrelas de nêutrons alimentando o gás de jovens companheiros estelares maciços. Esses sistemas de estrelas duplas são conhecidos como " binários de raios-X " porque eles emitem grandes quantidades de luz de raios-X . À medida que uma estrela maciça orbita em torno de seu companheiro compacto, seja um buraco negro ou uma estrela de nêutrons, o material pode ser afastado da estrela gigante para formar um disco de material em torno do objeto compacto. As forças de fricção aquecem o material infalível a milhões de graus, produzindo uma fonte brilhante de raios-X.
Quando a estrela companheira maciça ficar sem combustível, sofrerá um colapso catastrófico que produzirá uma explosão de supernova e deixará para trás um buraco negro ou uma estrela de nêutrons. O resultado final é dois objetos compactos: um par de buracos negros, um par de estrelas de nêutrons, ou um buraco negro e uma estrela de nêutrons. Se a separação entre os objetos compactos se tornar pequena o suficiente quanto o tempo passa, eles produzirão ondas gravitacionais. Ao longo do tempo, o tamanho da órbita encolherá até que eles se fundam. A LIGO encontrou três exemplos de pares de buracos negros que se fundem desta forma nos últimos dois anos.
As galáxias Starburst, como o IC 10, são excelentes lugares para pesquisar binários de raios-X, porque eles estão produzindo estrelas rapidamente. Muitas dessas estrelas recém-nascidas serão pares de estrelas jovens e maciças. O mais maciço dos dois evoluirá mais rapidamente e deixará para trás um buraco negro ou uma estrela de neutrons em parceria com a estrela muda restante. Se a separação das estrelas for pequena o suficiente, um sistema binário de raios-X será produzido.
Esta nova imagem composta de IC 10 combina dados de raios-X de Chandra (azul) com uma imagem óptica (vermelha, verde, azul) tomada pelo astrônomo amador Bill Snyder do Observatório de Espelho Heavens em Sierra Nevada, Califórnia. As fontes de raios X detectadas por Chandra aparecem como um azul mais escuro do que as estrelas detectadas na luz óptica.
As jovens estrelas do IC 10 parecem ser apenas a idade certa para dar uma quantidade máxima de interação entre as estrelas maciças e seus companheiros compactos, produzindo a maioria das fontes de raios-X. Se os sistemas fossem mais jovens, então as estrelas maciças não teriam tido tempo para supernova e produzirem uma estrela de nêutrons ou um buraco negro, ou a órbita da estrela maciça e o objeto compacto não teriam tido tempo para encolher o suficiente para transferência de massa para início. Se o sistema estelar fosse muito mais antigo, então ambos os objetos compactos provavelmente já se formariam. Neste caso, a transferência de matéria entre os objetos compactos é improvável, impedindo a formação de um disco emissor de raios-X.
Chandra detectou 110 fontes de raios X no IC 10. Destes, mais de quarenta também são vistos em luz óptica e 16 deles contêm "supergantes azuis", que são o tipo de estrelas jovens, maciças e quentes descritas anteriormente. A maioria das outras fontes são binários de raios-X contendo estrelas menos maciças. Vários dos objetos mostram uma forte variabilidade na saída de raios-X, o que indica vibrações violentas entre as estrelas compactas e seus companheiros.
Um par de documentos que descrevem esses resultados foram publicados na edição de 10 de fevereiro de 2017 do The Astrophysical Journal e estão disponíveis on-line aqui e aqui . Os autores do estudo são Silas Laycock do UMass Lowell's Center for Space Science and Technology (UML); Rigel Capallo, um estudante graduado da UML; Dimitris Christodoulou da UML; Benjamin Williams da Universidade de Washington em Seattle; Breanna Binder da Universidade Politécnica do Estado da Califórnia em Pomona; E, Andrea Prestwich, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge, Massachusetts.
O Centro de Vôo Espacial Marshall da NASA em Huntsville, Alabama, administra o programa de Chandra para a Direcção da Missão de Ciências da NASA em Washington. O Smithsonian Astrophysical Observatory em Cambridge, Massachusetts, controla a ciência e operações de vôo de Chandra.
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