O mistério dos 84 objetos que não deveriam estar ali: NASA encontra uma nova classe de fenômenos no Universo

Eles são extremamente brilhantes, mas quase desapareceram dos mapas de raios X. Agora, cientistas acreditam que podem estar escondendo uma peça importante da história das estrelas e das galáxias.

Durante décadas, os astrônomos observaram o Universo através de diferentes tipos de luz.

Raios X, luz visível, infravermelho, ondas de rádio e ultravioleta revelam diferentes aspectos dos objetos cósmicos.

Mas existe um problema.

Às vezes, um objeto pode ser extremamente energético e, mesmo assim, permanecer praticamente invisível para determinados instrumentos.

Foi exatamente isso que aconteceu com uma classe misteriosa de objetos identificada recentemente em galáxias distantes.

Utilizando dados do observatório espacial Chandra, da NASA, pesquisadores encontraram 84 fontes misteriosas de raios X espalhadas por seis galáxias.

Elas foram chamadas de “hypersoft X-ray sources”, ou fontes de raios X hipersuaves.

O nome pode parecer técnico, mas a descoberta é muito mais estranha do que parece.

Esses objetos emitem raios X de energia excepcionalmente baixa e, ao mesmo tempo, parecem produzir enormes quantidades de radiação ultravioleta.

E os astrônomos ainda não sabem exatamente o que são.

O que torna esses objetos tão estranhos?

Fontes de raios X são comuns no Universo.

Estrelas de nêutrons, buracos negros e anãs brancas podem produzir enormes quantidades dessa radiação quando estão capturando matéria de uma estrela companheira.

Em sistemas desse tipo, o material arrancado de uma estrela pode formar um disco extremamente quente ao redor do objeto compacto.

Esse processo libera energia suficiente para tornar o sistema milhões de vezes mais luminoso que o Sol em determinados comprimentos de onda.

Mas as novas fontes encontradas pelo Chandra parecem estar fazendo algo diferente.

Elas aparecem principalmente em energias abaixo de 0,3 keV, enquanto muitas fontes tradicionais de raios X são detectadas em energias mais altas.

Em outras palavras:

elas são poderosas, mas estão emitindo justamente na faixa que os telescópios tiveram mais dificuldade para enxergar.

O Universo escondia essas fontes em um “ponto cego”

A descoberta ajuda a explicar por que esses objetos permaneceram desconhecidos durante tanto tempo.

A radiação ultravioleta extrema que eles aparentemente produzem é facilmente absorvida pelo gás existente entre as estrelas.

Isso cria uma espécie de barreira natural.

Enquanto isso, os raios X emitidos por essas fontes possuem energia tão baixa que também são difíceis de detectar.

O resultado é uma combinação extremamente conveniente para um objeto que deseja permanecer escondido:

a maior parte da sua energia aparece justamente em uma região do espectro difícil de observar.

Foi somente quando os pesquisadores começaram a examinar cuidadosamente o arquivo histórico do Chandra que essas fontes começaram a aparecer.

84 objetos apareceram em seis galáxias

Os pesquisadores analisaram dados de seis galáxias diferentes.

Entre elas estão duas galáxias espirais conhecidas:

• Andrômeda, também chamada M31;
• M101, a Galáxia do Cata-vento.

As outras quatro são galáxias elípticas.

Ao procurar objetos que apareciam nas imagens de raios X de baixa energia, mas desapareciam em energias mais altas, os pesquisadores encontraram 84 candidatos.

E isso levanta uma pergunta ainda mais interessante:

quantos desses objetos podem existir no Universo sem que ainda saibamos identificá-los?

Os cientistas acreditam que a população real pode ser muito maior.

Sete deles estavam escondidos em uma galáxia conhecida

Na imagem da galáxia M101, os objetos parecem praticamente iguais a pequenos pontos de luz espalhados pelo enorme sistema espiral.

Para alguém olhando uma fotografia comum, seria impossível perceber que alguns deles pertencem a uma categoria completamente diferente.

Sete dessas fontes foram identificadas em M101.

Visualmente, elas não parecem especiais.

Mas quando os dados são separados por energia, algo estranho aparece.

Os objetos são detectados nas imagens de raios X mais suaves e praticamente desaparecem nas imagens de maior energia.

É justamente essa característica que revelou seu comportamento incomum.

Mas afinal, o que são?

Essa é a parte que permanece sem uma resposta definitiva.

Os pesquisadores propõem que as fontes hipersuaves provavelmente estejam relacionadas a sistemas binários.

Nesse cenário, duas estrelas orbitam uma à outra e uma delas pode estar capturando matéria da companheira.

O objeto compacto poderia ser:

• uma anã branca;
• uma estrela de nêutrons;
• ou um buraco negro.

O material retirado da estrela companheira seria aquecido e produziria a radiação observada.

Mas os cientistas ainda precisam determinar quais desses cenários explicam melhor cada tipo de fonte encontrada.

A própria pesquisa destaca que as fontes hipersuaves podem representar diferentes classes físicas de sistemas binários, em vez de serem um único tipo de objeto.

O primeiro grande mistério: de onde vêm algumas supernovas?

Aqui a descoberta fica ainda mais interessante.

Algumas das fontes podem ser sistemas contendo anãs brancas que estão acumulando matéria.

E isso é importante porque existe um dos grandes mistérios da astronomia:

como exatamente surgem as supernovas do Tipo Ia?

Essas explosões são fundamentais para a astronomia porque apresentam características que permitem medir distâncias cósmicas.

Elas ajudaram os astrônomos a descobrir que a expansão do Universo está acelerando.

Mas ainda existe uma discussão sobre quais sistemas estelares dão origem a todas essas explosões.

Uma das possibilidades envolve uma anã branca acumulando matéria até atingir condições capazes de desencadear uma explosão.

As novas fontes hipersuaves podem representar uma população de sistemas que ajuda a preencher uma parte desse quebra-cabeça.

O segundo mistério está espalhado entre as estrelas

Existe outro problema.

Em algumas galáxias, os astrônomos encontram gás que parece ter sido privado de elétrons.

Esse processo de ionização é importante porque influencia a formação de estrelas e a evolução das próprias galáxias.

Estrelas muito quentes e massivas já são conhecidas por produzir radiação capaz de ionizar esse gás.

Mas elas aparentemente não explicam todo o fenômeno observado.

Os pesquisadores sugerem que as fontes hipersuaves podem contribuir para esse processo porque aparentemente produzem grandes quantidades de radiação ultravioleta energética.

Isso significa que esses objetos discretos podem ter um papel muito maior na evolução das galáxias do que se imaginava.

Uma descoberta feita olhando para dados antigos

Existe uma ironia nessa história.

Os astrônomos não precisaram necessariamente construir um novo telescópio para encontrar esses objetos.

Eles estavam escondidos nos dados de arquivo do Chandra.

Isso significa que observações antigas continham pistas sobre uma classe de objetos que só agora está sendo reconhecida.

É um lembrete de que os grandes mistérios do Universo nem sempre exigem uma nova missão espacial.

Às vezes, o segredo está em dados que os cientistas já possuem — mas que ainda não foram analisados da maneira correta.

O que significa “hipersuave”?

O termo vem do fato de que essas fontes apresentam raios X de energia muito baixa.

Isso é incomum porque muitos dos objetos tradicionalmente estudados pelo Chandra emitem raios X mais energéticos.

Nas fontes hipersuaves, a emissão se concentra na extremidade de baixa energia do espectro de raios X e pode se estender fortemente para o ultravioleta extremo.

Os exemplos mais luminosos encontrados pelos pesquisadores chegam a aproximadamente 10³⁸ ergs por segundo apenas na estreita faixa de raios X analisada, enquanto a luminosidade total estimada pode ser ainda maior.

Ou seja:

não estamos falando de objetos fracos.

Estamos falando de objetos extremamente energéticos que, por muito tempo, conseguiram escapar dos levantamentos convencionais.

E se houver muito mais deles?

Essa talvez seja a consequência mais intrigante.

A pesquisa analisou apenas uma amostra de galáxias e encontrou 84 fontes.

Como os objetos permanecem em uma região do espectro particularmente difícil de observar, é possível que pesquisas anteriores tenham simplesmente deixado uma grande população de fora dos seus catálogos.

O Universo pode estar cheio de sistemas desse tipo.

Nós simplesmente não estávamos olhando na frequência certa.

Essa possibilidade pode obrigar os astrônomos a revisar algumas estimativas sobre a quantidade de fontes ultravioleta e de sistemas binários presentes nas galáxias.

O mistério ainda não acabou

A descoberta não significa que os cientistas já tenham identificado definitivamente a natureza das 84 fontes.

Muito pelo contrário.

A pesquisa apresenta uma nova classe observacional e propõe possíveis explicações.

Agora será necessário observar esses objetos em diferentes comprimentos de onda e acompanhar sua evolução ao longo do tempo.

Alguns poderão revelar características compatíveis com anãs brancas.

Outros talvez estejam relacionados a buracos negros ou estrelas de nêutrons.

E alguns podem revelar comportamentos que ainda não foram previstos.

É justamente aí que está o verdadeiro mistério.

Um novo capítulo na caça ao invisível

Durante séculos, a humanidade observou o céu usando principalmente aquilo que os olhos conseguem enxergar.

Hoje sabemos que a luz visível representa apenas uma pequena parte do que existe.

O Universo possui sinais em ondas de rádio, infravermelho, ultravioleta, raios X e raios gama.

A descoberta das fontes hipersuaves mostra que ainda existem regiões inteiras do cosmos esperando para serem exploradas.

Talvez não estejamos diante de um único novo tipo de objeto.

Talvez estejamos diante de uma população inteira que passou despercebida porque o Universo estava escondendo suas pistas no lugar errado.

E existe uma pergunta que permanece:

quantos outros objetos misteriosos estão escondidos nos arquivos dos telescópios, esperando apenas que alguém olhe para eles de uma maneira diferente?

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Perguntas frequentes

O que são as fontes de raios X hipersuaves?

São objetos luminosos detectados principalmente em raios X de energia muito baixa, abaixo de aproximadamente 0,3 keV, com evidências de forte emissão no ultravioleta extremo. Sua natureza exata ainda está sendo investigada.

Quantos objetos foram encontrados?

Os pesquisadores identificaram 84 fontes em seis galáxias analisadas.

Eles podem ser buracos negros?

É uma das possibilidades. Os autores sugerem que parte das fontes pode envolver sistemas binários com buracos negros, enquanto outras podem envolver estrelas de nêutrons ou anãs brancas.

Essas fontes podem estar relacionadas a supernovas?

Possivelmente. Alguns sistemas contendo anãs brancas que acumulam matéria podem representar possíveis progenitores de supernovas do Tipo Ia, embora a descoberta não demonstre que todas as fontes hipersuaves tenham essa origem.

Por que elas não foram descobertas antes?

Porque sua emissão se concentra em uma faixa de raios X de baixa energia que é particularmente difícil de detectar. Além disso, a radiação ultravioleta extrema pode ser absorvida pelo gás entre as estrelas.

Existe alguma dessas fontes na Via Láctea?

A pesquisa identificou as fontes em seis galáxias externas. O estudo não estabelece uma população equivalente dentro da Via Láctea.

Fontes principais: NASA — Chandra X-ray Observatory · Nature Astronomy — estudo científico

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