ULX EM M 51: GALÁXIA IRRADIADA POR MILHÕES DE SÓIS

Os astrônomos usaram os dados de Chandra para determinar que uma fonte ultraluminosa de raios-X (ULX) contém uma estrela de nêutrons.
Este ULX está localizado no M51, que também é conhecido como a galáxia Whirlpool.
ULXs são fontes extremamente brilhantes de raios X, descobertos pela primeira vez por astrônomos na década de 1980.
Este novo resultado ajuda a fornecer pistas sobre como os ULXs brilham tão intensamente nos raios-X.
Na década de 1980, os cientistas começaram a descobrir uma nova classe de fontes extremamente brilhantes de raios-X em galáxias. Essas fontes foram uma surpresa, pois estavam claramente localizadas longe dos buracos negros supermassivos encontrados no centro das galáxias. No início, os pesquisadores achavam que muitas dessas fontes ultraluminosas de raios-X, ou ULXs , eram buracos negros contendo massas entre cerca de cem e cem mil vezes a do sol. Trabalhos posteriores mostraram que alguns deles podem ser buracos negros de massa estelar , contendo até algumas dezenas de vezes a massa do sol.
Em 2014, as observações com o NuSTAR da NASA (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) e o Observatório de raios X de Chandra mostraram que alguns ULXs, que brilham com luz de raio X igual em luminosidade à produção total em todos os comprimentos de onda de milhões de sóis, são ainda menores objetos maciços chamados estrelas de nêutrons. Estes são os núcleos queimados de estrelas maciças que explodiram. As estrelas de neutrons normalmente contêm apenas cerca de 1,5 vezes a massa do sol. Três desses ULXs foram identificados como estrelas de nêutrons nos últimos anos. Os cientistas descobriram variações regulares, ou "pulsações", na emissão de raios-X de ULXs, comportamento que é exibido por estrelas de nêutrons, mas não em buracos negros.
Agora, pesquisadores que utilizam dados do Observatório de raios-X de Chandra da NASA identificaram uma quarta ULX como uma estrela de nêutrons e encontraram novas pistas sobre como esses objetos podem brilhar tão brilhantemente. O ULX, recentemente caracterizado, está localizado na galáxia Whirlpool, também conhecida como M51. Esta imagem composta do Whirlpool contém raios X de Chandra (roxo) e dados ópticos do Telescópio Espacial Hubble (vermelho, verde e azul). O ULX é marcado com um círculo .
As estrelas de neutrons são objetos extremamente densos - uma colher de chá pesa mais de um bilhão de toneladas, tanto quanto uma montanha. A intensa gravidade das estrelas de nêutrons tira o material circundante longe das estrelas companheiras, e quando este material cai em direção à estrela de nêutrons, ele se aquece e brilha com os raios-X. À medida que mais e mais questões caem sobre a estrela de nêutrons, chega um momento em que a pressão da luz de raio-X resultante se torna tão intensa que afasta a matéria. Os astrônomos chamam esse ponto - quando os objetos tipicamente não conseguem acumular qualquer matéria mais rapidamente e libertar mais raios-X - o limite de Eddington . O novo resultado mostra que esta ULX está superando o limite de Eddington para uma estrela de nêutrons.
Os cientistas analisaram dados arquivísticos de raios-X coletados por Chandra e descobriram um mergulho incomum no espectro de raios-X da ULX, que é a intensidade de raios-X medidos em diferentes comprimentos de onda. Depois de excluir outras possibilidades, eles concluíram que o mergulho era provável de um processo chamado dispersão de ressonância de ciclotron, que ocorre quando as partículas carregadas - ou protões carregados positivamente ou elétrons carregados negativamente - circulam em um campo magnético. O tamanho do mergulho no espectro de raios-X, chamado de linha de ciclotron, implica forças de campo magnético que são pelo menos 10.000 vezes maiores que as associadas à espiral de matéria em um buraco negro de massa estelar, mas estão dentro do intervalo observado para neutrons estrelas. Isso fornece fortes evidências de que este ULX é uma estrela de nêutrons em vez de um buraco negro,
Uma determinação precisa da intensidade do campo magnético depende de se conhecer a causa da linha de ciclotron, seja prótons ou elétrons. Se a linha é de prótons, os campos magnéticos em torno da estrela de nêutrons são extremamente fortes, comparáveis ​​aos campos magnéticos mais fortes produzidos pelas estrelas de nêutrons e, de fato, podem ajudar a quebrar o limite de Eddington. Tais campos magnéticos fortes podem reduzir a pressão dos raios X de uma ULX - a pressão que normalmente afasta a matéria - permitindo que a estrela de nêutrons consome mais matéria do que o esperado.
Se a linha do ciclotron for de circulação de elétrons, em contraste, então a força do campo magnético em torno da estrela de nêutrons seria cerca de 10.000 vezes menos forte e, portanto, não é suficientemente poderosa para o fluxo sobre esta estrela de nêutrons para quebrar o limite de Eddington.
Atualmente, os pesquisadores não possuem um espectro da nova ULX com detalhes suficientes para determinar a origem da linha do ciclotron. Para abordar ainda mais este mistério, os pesquisadores planejam adquirir mais dados de raios-X no ULX no M51 e procurar linhas de ciclotron em outros ULXs.