Como o Hubble ajudou a desvendar a misteriosa luz azul no núcleo de Andrômeda
Astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble identificaram a fonte de uma misteriosa luz azul em torno de um buraco negro supermassivo no núcleo da galáxia Andrômeda (M31).
Essa luz azul tinha sido um mistério por mais de uma década, mas quando origem dela foi descoberta os astrônomos ficaram muito surpresos.
Porque o núcleo das galáxias é composto de estrelas antigas, amarelas ou vermelhas, mas a misteriosa luz vem de um disco de estrelas azuis jovens e quentes que estão girando em torno de um buraco negro.
As observações feitas pelo Espectrógrafo de Imagens do Telescópio Espacial Hubble (STIS), revelaram que a luz azul consiste em mais de 400 estrelas formadas em uma explosão de atividade há cerca de 200 milhões de anos.
As estrelas estão compactadas em um disco com um ano-luz de diâmetro, localizado dentro de um anel elíptico de estrelas mais velhas, mais frias e avermelhadas.
A força gravitacional do buraco negro faz com que as estrelas viajem numa velocidade de 2,2 milhões de milhas por hora (3,6 milhões de quilômetros por hora ou 1.000 quilômetros por segundo).
Elas estão se movendo tão rápido que levariam 40 segundos para circular a Terra e seis minutos para ir da Terra à Lua. As estrelas mais rápidas completam uma órbita em 100 anos.
Os astrônomos ficaram perplexos sobre como o disco de estrelas pode se formar tão perto de um buraco negro gigante.
Em um ambiente tão hostil, as forças de maré do buraco negro devem separar a matéria dificultando o colapso do gás e da poeira e a formação de estrelas.
Os astrônomos já suspeitavam da existência do buraco negro há muito tempo, mas as observações feitas com a ajuda do Hubble que mostraram a origem da luz azul, ajudaram a reunir evidências que confirmam a existência do buraco negro.
A ilustração [inferior, à direita] mostra o disco de estrelas azuis aninhadas dentro de um anel maior de estrelas vermelhas. A foto de Hubble [superior, direita] revela o núcleo brilhante de Andrômeda
Mais informações:
"O astrônomo Ivan King, da Universidade de Washington, e seus colegas descobriram pela primeira vez a estranha luz azul em 1995 com o telescópio Hubble. Ele pensou que a luz poderia ter vindo de uma única estrela azul brilhante ou talvez de um processo energético mais exótico.
Três anos depois, Lauer e Sandra Faber, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, usaram o Hubble novamente para estudar a luz azul. Suas observações indicavam que a luz azul era um aglomerado de estrelas azuis.
O núcleo ativo de Andrômeda provavelmente fez discos parecidos de estrelas no passado e pode continuar a produzi-los.
"As estrelas azuis do disco são tão curtas que é improvável que na longa história de 12 bilhões de anos de Andromeda esse disco de vida curta apareça agora", disse Lauer. "É por isso que achamos que o mecanismo que formou esse disco de estrelas provavelmente formou outros discos estelares no passado e os acionará novamente no futuro.
Os astrônomos dão crédito à soberba visão do Hubble em encontrar o disco.
Evidência sólida para um buraco negro de monstro
Núcleo Ativo de uma Galáxia
O anel está a cerca de cinco anos-luz distante do buraco negro e seu disco circundante de estrelas azuis. O disco e o anel são inclinados no mesmo ângulo visto da Terra, sugerindo que eles podem estar relacionados.
Fonte: Hubblesite/NASA
Créditos: NASA, ESA, R. Gendler (Max Planck Institute for Extraterrestrial Phisics), T. Lauer (NOAO), and J. Kormendy (Universidade of Texas) http://hubblesite.org/news_release/news/2005-26
Um novo tipo de supernova e um antigo mistério resolvido
Quasares e a descoberta de pequenos aglomerados de matéria escura
Porque o núcleo das galáxias é composto de estrelas antigas, amarelas ou vermelhas, mas a misteriosa luz vem de um disco de estrelas azuis jovens e quentes que estão girando em torno de um buraco negro.
As observações feitas pelo Espectrógrafo de Imagens do Telescópio Espacial Hubble (STIS), revelaram que a luz azul consiste em mais de 400 estrelas formadas em uma explosão de atividade há cerca de 200 milhões de anos.
As estrelas estão compactadas em um disco com um ano-luz de diâmetro, localizado dentro de um anel elíptico de estrelas mais velhas, mais frias e avermelhadas.
A força gravitacional do buraco negro faz com que as estrelas viajem numa velocidade de 2,2 milhões de milhas por hora (3,6 milhões de quilômetros por hora ou 1.000 quilômetros por segundo).
Elas estão se movendo tão rápido que levariam 40 segundos para circular a Terra e seis minutos para ir da Terra à Lua. As estrelas mais rápidas completam uma órbita em 100 anos.
Os astrônomos ficaram perplexos sobre como o disco de estrelas pode se formar tão perto de um buraco negro gigante.
Em um ambiente tão hostil, as forças de maré do buraco negro devem separar a matéria dificultando o colapso do gás e da poeira e a formação de estrelas.
Os astrônomos já suspeitavam da existência do buraco negro há muito tempo, mas as observações feitas com a ajuda do Hubble que mostraram a origem da luz azul, ajudaram a reunir evidências que confirmam a existência do buraco negro.
A ilustração [inferior, à direita] mostra o disco de estrelas azuis aninhadas dentro de um anel maior de estrelas vermelhas. A foto de Hubble [superior, direita] revela o núcleo brilhante de Andrômeda
Uma imagem do Hubble WFPC2 do núcleo da M31. Os astrônomos acreditam que os dois objetos brilhantes são um anel de estrelas vermelhas e um disco de estrelas azuis.
Mais informações:
"O astrônomo Ivan King, da Universidade de Washington, e seus colegas descobriram pela primeira vez a estranha luz azul em 1995 com o telescópio Hubble. Ele pensou que a luz poderia ter vindo de uma única estrela azul brilhante ou talvez de um processo energético mais exótico.
Três anos depois, Lauer e Sandra Faber, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, usaram o Hubble novamente para estudar a luz azul. Suas observações indicavam que a luz azul era um aglomerado de estrelas azuis.
O núcleo ativo de Andrômeda provavelmente fez discos parecidos de estrelas no passado e pode continuar a produzi-los.
"As estrelas azuis do disco são tão curtas que é improvável que na longa história de 12 bilhões de anos de Andromeda esse disco de vida curta apareça agora", disse Lauer. "É por isso que achamos que o mecanismo que formou esse disco de estrelas provavelmente formou outros discos estelares no passado e os acionará novamente no futuro.
Ainda não sabemos, no entanto, como esse disco pode se
formar em primeiro lugar. Ainda permanece um enigma ".
Os astrônomos dão crédito à soberba visão do Hubble em encontrar o disco.
Essas observações
foram feitas pelos membros de nossa equipe que construíram o STIS. Nós
projetamos seu canal visível especificamente para aproveitar essa oportunidade
- para medir a luz das estrelas mais perto de um buraco negro do que em qualquer
outra galáxia fora da nossa. "
Evidência sólida para um buraco negro de monstro
Além da descoberta do disco de estrelas,
os astrônomos usaram esse olhar singularmente próximo de Andrômeda para provar
claramente que a galáxia tem um buraco negro central.
Em 1988, em
estudos independentes baseados em solo, John Kormendy e a equipe de Alan
Dressler e Douglas Richstone descobriram um objeto escuro central em Andrômeda
que eles acreditavam ser um buraco negro supermassivo. Este foi o primeiro
caso forte para o que são agora 40 detecções de buracos negros, a maioria deles
feitos pelo Hubble.
Essas observações, no entanto, não excluíram
definitivamente outras alternativas, muito exóticas e muito menos prováveis.
"Existem razões convincentes para
acreditar que estes são buracos negros supermassivos", disse
Kormendy. "Mas reivindicações extremas exigem evidências
extraordinariamente fortes. Temos que ter certeza de que são buracos negros e
não aglomerados negros de estrelas mortas."
As observações do STIS de Andrômeda são
tão precisas que os astrônomos eliminaram todas as outras possibilidades para o
que o objeto central e escuro poderia ser.
Eles também calcularam que a
massa do buraco negro é de 140 milhões de sóis, o que é três vezes mais massivo
do que se pensava.
Até agora, os aglomerados escuros
definitivamente foram descartados em apenas duas galáxias, NGC 4258 e nossa
galáxia, a Via Láctea. "Essas duas galáxias nos dão uma prova
inequívoca de que os buracos negros existem", acrescentou Kormendy.
"Mas
ambos são casos especiais - NGC 4258 contém um disco de masers de água que
observamos com radiotelescópios, e nosso centro galáctico está tão perto que
podemos seguir órbitas estelares individuais. Andromeda é a primeira galáxia da
qual pudemos excluir todas as alternativas exóticas para um buraco negro, usando
o Hubble e usando as mesmas técnicas pelas quais encontramos quase todos os
buracos negros supermassivos ".
"Estudar buracos negros sempre foi
uma missão primordial do Hubble", disse Kormendy. "Pregar o
buraco negro em Andrômeda é, sem dúvida, uma parte importante de seu legado.
Isso nos torna muito mais confiantes de que os outros objetos escuros centrais
detectados em galáxias também são buracos negros."
"Agora que provamos que o buraco
negro está no centro do disco de estrelas azuis, a formação dessas estrelas se
torna difícil de entender", acrescentou Bender. "O gás que pode
formar estrelas deve girar em torno do buraco negro tão rapidamente - e muito
mais rapidamente perto do buraco negro do que mais longe - que a formação de
estrelas parece quase impossível. Mas as estrelas estão lá."
Núcleo Ativo de uma Galáxia
O buraco negro e o disco de estrelas não
são as únicas peças de arquitetura no núcleo de Andrômeda.
Uma equipe
liderada por Lauer e Faber usou o Hubble em 1993 para descobrir que a galáxia
parece ter um duplo aglomerado de estrelas em seu centro. Esse achado foi
uma surpresa, porque dois grupos deveriam se fundir em apenas algumas centenas
de milhares de anos.
Scott Tremaine, da Universidade de Princeton,
resolveu esse problema sugerindo que o "núcleo duplo" era na verdade
um anel de estrelas vermelhas antigas.
O anel parecia dois aglomerados de estrelas porque os astrônomos só viam as estrelas nas extremidades opostas do anel.
O anel parecia dois aglomerados de estrelas porque os astrônomos só viam as estrelas nas extremidades opostas do anel.
O anel está a cerca de cinco anos-luz distante do buraco negro e seu disco circundante de estrelas azuis. O disco e o anel são inclinados no mesmo ângulo visto da Terra, sugerindo que eles podem estar relacionados.
Embora os astrônomos estejam surpresos
ao encontrar um disco azul de estrelas girando em torno de um buraco negro
supermassivo, eles também dizem que a arquitetura intrigante pode não ser tão
incomum.
"A dinâmica dentro do núcleo desta
galáxia vizinha pode ser mais comum do que pensamos", explicou
Lauer. "Nossa própria Via Láctea aparentemente tem estrelas ainda
mais jovens perto de seu próprio buraco negro. Parece improvável que somente as
duas grandes galáxias mais próximas devam ter essa atividade estranha. Então
esse comportamento pode não ser a exceção, mas a regra. E nós encontramos
outras galáxias que têm um núcleo duplo"."
Fonte: Hubblesite/NASA
Créditos: NASA, ESA, R. Gendler (Max Planck Institute for Extraterrestrial Phisics), T. Lauer (NOAO), and J. Kormendy (Universidade of Texas) http://hubblesite.org/news_release/news/2005-26
Veja também:
Quasares e a descoberta de pequenos aglomerados de matéria escura
M61 - Uma bela joia cósmica
Atualizada em 02/02/2022
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