CORAÇÃO DA GALÁXIA SOLITÁRIA ESTÁ REPLETO DE MATÉRIA ESCURA

Descobriu-se que uma galáxia isolada há bilhões de anos tem mais matéria escura em seu núcleo do que o esperado.
Analisando os dados de raios X do Chandra, os astrônomos puderam mapear a temperatura e a distribuição da matéria na galáxia.
Este estudo permite aos cientistas rastrear a evolução de galáxias como Markarian 1216 em bilhões de anos.
Estudos futuros dessa galáxia podem fornecer a oportunidade de testar idéias sobre a natureza da matéria escura.
Dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA (à esquerda) ajudaram os astrônomos a revelar que uma galáxia tem mais matéria escura em seu núcleo do que o esperado depois de ficar isolada por bilhões de anos, como relatado em nosso comunicado à imprensa . A imagem à direita mostra a galáxia chamada Markarian 1216 (abreviada como Mrk 1216) sob a luz visível do Telescópio Espacial Hubble da NASA sobre o mesmo campo de visão.
Mrk 1216 pertence a uma família de galáxias de formato elíptico que são mais densamente repletas de estrelas em seus centros do que a maioria das outras galáxias. Os astrônomos acreditam ter descendido de galáxias vermelhas e compactas, chamadas de "pepitas vermelhas", que se formaram cerca de um bilhão de anos após o Big Bang, mas depois estagnaram em seu crescimento há cerca de 10 bilhões de anos.
Se esta evolução estiver correta, então a matéria escura em Mrk 1216 e seus primos galácticos também devem estar bem compactados. Para testar essa ideia pela primeira vez, um par de astrônomos estudou o brilho e a temperatura do raio X de gás quente a diferentes distâncias do centro de Mrk 1216, para que pudessem "pesar" quanta matéria escura existe no meio da galáxia. As cores mais brilhantes no centro da imagem do Chandra representam o aumento da densidade do gás quente no núcleo da galáxia.
De acordo com o novo estudo, uma esfera de halo, ou fuzzy, de matéria escura se formou ao redor das estrelas no centro de Mrk 1216, cerca de 3 ou 4 bilhões de anos após o Big Bang. A formação de uma pepita vermelha foi típica de uma ampla gama de galáxias elípticas vistas hoje. No entanto, ao contrário de Mrk 1216, a maioria das galáxias elípticas gigantes continuaram a crescer gradualmente em tamanho quando galáxias menores se fundiram com elas ao longo do tempo cósmico.
Anteriormente, os astrônomos estimaram que o buraco negro supermassivo em Mrk 1216 é mais massivo que o esperado para uma galáxia de sua massa. Este estudo mais recente, no entanto, concluiu que a massa do buraco negro é provavelmente inferior a cerca de quatro bilhões de vezes a massa do Sol, o que significa que pode não ser incomumente massiva para uma galáxia tão grande quanto Mrk 1216.
Os pesquisadores também procuraram sinais de explosões do buraco negro supermassivo no centro da galáxia. Eles viram indícios de cavidades no gás quente semelhantes àquelas observadas em outras galáxias massivas e aglomerados de galáxias como Perseus , mas são necessários mais dados para confirmar sua presença.

UMA ERUPÇÃO ESTELAR DISTANTE OBSERVADA PELA PRIMEIRA VEZ

Os cientistas identificaram uma ejeção de massa coronal (CME) de uma estrela diferente do nosso Sol pela primeira vez.
Os resultados confirmam que as ejeções de massa coronal são produzidas em estrelas magneticamente ativas.
Os dados do Chandra permitiram que a massa do CME fosse obtida, igual a dois bilhões de bilhões de libras, cerca de dez mil vezes maior do que os CMEs mais massivos lançados no espaço interplanetário pelo nosso Sol.
A ilustração deste artista mostra uma ejeção de massa coronal, ou CME, de uma estrela. Esses eventos envolvem uma expulsão em grande escala de material e têm sido freqüentemente observados no sol. Um novo estudo usando o Chandra X-ray Observatory da NASA detectou um CME de uma estrela diferente, como relatado em um novo comunicado de imprensa , fornecendo uma nova visão sobre esses fenômenos poderosos. Como o nome indica, esses eventos ocorrem na coroa, que é a atmosfera externa de uma estrela.
Este CME "extra-solar" foi visto a partir de uma estrela chamada HR 9024, localizada a cerca de 450 anos-luz da Terra. Isso representa a primeira vez que os pesquisadores identificaram e caracterizaram completamente um CME de uma estrela diferente do sol. Este evento foi marcado por um intenso clarão de raios X, seguido pela emissão de uma gigantesca bolha de plasma , isto é, gás quente contendo partículas carregadas.
Os resultados confirmam que as CMEs são produzidas em estrelas magneticamente ativas e também abrem a oportunidade de estudar sistematicamente esses eventos dramáticos em outras estrelas que não o Sol.
O Espectrômetro de Rede de Transmissão de Alta Energia , ou HETGS, a bordo do Chandra é o único instrumento que permite medições dos movimentos de plasmas coronais com velocidades de apenas algumas dezenas de milhares de quilômetros por hora, como aquelas observadas na HR 9024. , as observações do Chandra detectaram claramente material muito quente (entre 18 e 45 milhões de graus Fahrenheit) que primeiro sobe e depois cai com velocidades entre 225.000 e 900.000 milhas por hora. Isto está em excelente concordância com o comportamento esperado do material ligado ao alargamento estelar.
Sun CME

Uma ejeção de massa coronal (CME) do nosso Sol, conforme observado pelo Observatório de Dinâmica Solar da NASA em 31 de agosto de 2012.
Um artigo descrevendo este estudo apareceu na edição de 27 de maio de 2019 da Nature Astronomy e uma pré-impressão está disponível aqui . A principal autora é Costanza Argiroffi, da Universidade de Palermo, na Itália, e do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF), na Itália. O Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, administra o programa Chandra para o Diretório de Missões Científicas da NASA em Washington. O Smithsonian Astrophysical Observatory, em Cambridge, Massachusetts, controla a ciência e as operações de voo do Chandra.

CHANDRA DESCOBRE ESTRELAS DUPLAS BANIDAS DE GALÁXIA

Astrônomos viram pares de estrelas que foram expulsas de galáxias
Se uma estrela em um binário é grande o suficiente para explodir como uma supernova, ela pode enviar tanto ela quanto sua estrela companheira para o espaço.
Os cientistas viram evidências disso analisando dados de raios-X Chandra muito profundos do aglomerado de galáxias de Fornax.
Esta imagem do Observatório de Raios-X Chandra da NASA mostra a região em torno de NGC 1399 e NGC 1404, duas das maiores galáxias do aglomerado de galáxias de Fornax . Localizado a uma distância de cerca de 60 milhões de anos-luz , Fornax é um dos aglomerados de galáxias mais próximos da Terra. Essa proximidade relativa permite que os astrônomos estudem o aglomerado de Fornax em maior detalhe do que a maioria dos outros aglomerados de galáxias.
Um novo estudo é um exemplo do que pode ser alcançado quando telescópios como o Chandra estudam o aglomerado de Fornax por longos períodos de tempo. Ao combinar 15 dias de observação do Chandra sobre o fornecimento de Fornax entre 1999 e 2015, astrônomos descobriram que pares de estrelas haviam sido expelidos das galáxias do aglomerado, conforme relatado em nosso comunicado de imprensa .
Os astrônomos se referem a pares de estrelas orbitando umas às outras como um "binário" ou "sistema binário". Esses pares estelares podem consistir de combinações de estrelas como o nosso Sol, ou variedades mais exóticas e mais densas, como estrelas de nêutrons ou até mesmo buracos negros . Estrelas de nêutrons se formam quando uma estrela massiva explode como uma supernova e o núcleo da estrela colapsa sobre si mesma. Sob certas condições, essas explosões gigantescas não são simétricas. O recuo causado por esta assimetria pode chutar a estrela com tanta força que é expelida da galáxia onde ela reside. Esses novos resultados do Chandra mostram que às vezes a estrela companheira de uma estrela de nêutrons é forçada a sair da galáxia também.
Enquanto esta imagem mostra fontes pontuais, além da emissão de raios X mais difusa detectada pelo Chandra, não é possível identificar quais destas fontes podem ser os binários expulsos. A razão para isso é que os autores empregaram uma metodologia estatística para determinar que 30 das cerca de 1.200 fontes de raios X, associadas a 29 galáxias no aglomerado de Fornax, provavelmente seriam pares de estrelas que haviam sido expulsas do centro. de suas galáxias hospedeiras.
Além desses binários de raios X banidos, os pesquisadores encontraram cerca de 150 outras fontes localizadas fora dos limites das galáxias observadas por Chandra. Uma explicação possível para essas fontes é que elas residem nos halos, ou áreas mais distantes, da galáxia central do aglomerado de Fornax, onde foram formadas. Outra opção é que eles são binários de raios X que foram afastados de uma galáxia pela força gravitacional de uma galáxia próxima durante um sobrevôo, ou binárias de raios X deixados para trás como parte dos remanescentes de uma galáxia desprovida da maioria de suas estrelas. por uma colisão galáctica. Espera-se que tais interações sejam relativamente comuns em uma região populosa como a do aglomerado de Fornax.

UM NOVO SINAL PARA UMA COLISÃO DE ESTRELAS DE NEUTRONS

Uma fusão de estrelas de nêutrons sem uma explosão de raios gama observada foi descoberta usando o Chandra X-ray Observatory da NASA.
Este resultado dá aos astrônomos uma outra maneira de rastrear fusões de estrelas de nêutrons e novas informações sobre seus interiores.
Essa fonte, chamada XT2, está localizada no Chandra Deep Field-South, a mais profunda imagem de raios X já obtida.
Ao estudar como o XT2 mudou no brilho dos raios X, os astrônomos foram capazes de identificá-lo como duas estrelas de nêutrons que se fundiram em uma maior.
Essas imagens mostram a localização de um evento, descoberto pelo Chandra X-ray Observatory , da Nasa , que provavelmente sinaliza a fusão de duas estrelas de nêutrons. Uma explosão brilhante de raios X nesta fonte, apelidada de XT2, pode dar aos astrônomos uma nova visão de como as estrelas de nêutrons - objetos estelares densos repletos de nêutrons - são construídos.

O XT2 está localizado em uma galáxia a cerca de 6,6 bilhões de anos-luz da Terra. A fonte está localizada no Campo Profundo do Sul de Chandra (CDF-S), um pequeno pedaço do céu na constelação de Fornax. O CDF-S é a imagem de raios X mais profunda já obtida , contendo quase 12 semanas de tempo de observação do Chandra. O campo de visão mais amplo mostra uma imagem ótica do Telescópio Espacial Hubble de uma parte do campo CDF-S, enquanto a inserção mostra uma imagem do Chandra focalizando apenas o XT2. A localização de XT2, que não foi detectada em imagens ópticas, é mostrada pelo retângulo, e sua galáxia hospedeira é o objeto pequeno, oval, localizado ligeiramente à esquerda superior.
Em 22 de março de 2015, os astrônomos viram o XT2 aparecer de repente nos dados do Chandra e desaparecer depois de cerca de sete horas. Vasculhando o arquivo do Chandra, eles conseguiram juntar a história do comportamento da fonte. Os pesquisadores compararam os dados do XT2 com as previsões teóricas feitas em 2013 sobre o que seria a assinatura de raios-X de duas estrelas de nêutrons colidindo sem a correspondente explosão de raios gama.
Quando duas estrelas de nêutrons se fundem, produzem jatos de partículas de alta energia e radiação disparada em direções opostas. Se o jato é apontado ao longo da linha de visão para a Terra, um flash ou explosão de raios gama pode ser detectado. Se o jato não estiver apontado em nossa direção, um sinal diferente é necessário para identificar a fusão. Esse resultado fornece aos cientistas uma oportunidade de estudar apenas um caso desses.
Raios-X de XT2 mostraram uma assinatura característica que combinava com aquelas preditas para um magnetar recém-formado , isto é, uma estrela de nêutrons girando em torno de centenas de vezes por segundo e possuindo um campo magnético tremendamente forte cerca de um quatrilhão de vezes o da Terra.
A equipe acha que o magnetar perdeu energia na forma de um vento emissor de raios-X, diminuindo sua velocidade de rotação à medida que a fonte se desvanecia. A quantidade de emissão de raios X manteve-se aproximadamente constante no brilho dos raios X durante cerca de 30 minutos, depois diminuiu no brilho em mais do que um factor de 300 ao longo de 6,5 horas antes de se tornar indetectável. Isso mostrou que a fusão de estrelas de nêutrons produziu uma nova e maior estrela de nêutrons e não um buraco negro.
O clarão de raios-X do XT2 dá aos astrônomos outro sinal - além da detecção de ondas gravitacionais - para sondar fusões de estrelas de nêutrons.

CHANDRA CAPTA RAIOS X EM COORDENAÇÃO COM O TELESCÓPIO EVENT HORIZON

O Event Horizon Telescope (EHT), uma rede de antenas de rádio em todo o mundo, captou a primeira imagem de um horizonte de eventos de buraco negro.
Este buraco negro está localizado em Messier 87, ou M87, que fica a cerca de 60 milhões de anos-luz da Terra.
Chandra estudou M87 muitas vezes em sua missão de 20 anos e vê um campo de visão muito mais amplo do que o EHT.
Ao combinar os dados do Chandra com a imagem do EHT, os cientistas podem aprender mais sobre o buraco negro gigante e seu comportamento.
Os astrônomos usaram o Chandra X-ray Observatory da NASA para obter dados do Messier 87, ou M87, durante a observação de abril de 2017 do Telescópio Horizon de Eventos (EHT). Esses dados de raios-X, em combinação com a nova imagem de rádio do EHT e outras observações, ajudarão os cientistas a aprender mais sobre emissão de alta energia e a física de acreção e ejeção no horizonte de eventos , o limite entre o que pode e não pode escapar o limite gravitacional de um buraco negro .

Raio X / Rádio
Crédito: Raio X: NASA / CXC / Universidade de Villanova / J. Neilsen; Rádio: Colaboração do Telescópio Horizon de Eventos
O Chandra tem um campo de visão muito maior do que o EHT, de modo que ele pode ver todo o comprimento do jato de partículas de alta energia lançadas pelos intensos campos gravitacionais e magnéticos ao redor do buraco negro no M87. Este jato, visto em detalhes a partir do Chandra, se estende a mais de 1.000 anos-luz do centro da galáxia.
Em nome do Grupo de Trabalho de Comprimento Múltiplo da EHT, o Dr. Joey Neilsen da Universidade de Villanova e seus colaboradores solicitaram o Tempo Discricionário do Diretor para observar o M87 simultaneamente com o EHT e receberam quase 30.000 segundos de tempo de observação durante abril de 2017.
Neilsen, o estudante de graduação de Villanova, Jadyn Anczarski, e seus colaboradores usaram o Chandra e o NuSTAR para medir o brilho dos raios X do jato, um ponto de dados que os cientistas do EHT usaram para avaliar seus modelos do jato. Questões futuras que os dados do Chandra podem ajudar a explorar incluem: Como os buracos negros aceleram algumas partículas até as energias muito altas que os cientistas viram? Como o buraco negro produz os jatos espetaculares que Chandra e Hubble estudaram por muitos anos? Os dados do Chandra e do observatório NuSTAR da NASA podem ajudar a determinar mais sobre a física neste ambiente?
M87 é uma galáxia elíptica no aglomerado de galáxias de Virgem, a cerca de 60 milhões de anos-luz da Terra. Por anos, os cientistas sabem que um buraco negro supermassivo, pesando vários bilhões de vezes a massa do Sol, fica no centro da M87. Cercando a galáxia elíptica está um reservatório de gás de vários milhões de graus, que brilha intensamente na luz do raio X. Os estudos de Chandra sobre esse gás quente deram aos astrônomos uma visão do comportamento e das propriedades do buraco negro gigante.