Uma nova pesquisa do céu em raios-X revelou uma estrutura anteriormente oculta na galáxia da Via Láctea. Bolhas gigantes de radiação X do centro da galáxia foram encontradas estendendo-se por grandes distâncias acima e abaixo do plano galáctico.
Eles são tão grandes que engolfam as já conhecidas bolhas Fermi de radiação gama – mas, de acordo com uma equipe de astrofísicos liderados por Peter Predehl do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre na Alemanha, é provável que os dois fenômenos estejam de alguma forma ligados.
O halo da Via Láctea acima e abaixo do plano galáctico é um excelente lugar para procurar evidências de travessuras passadas do centro galáctico. Comparado ao disco da Via Láctea, ele é relativamente vazio de material, então qualquer atividade energética do centro galáctico pode ser detectada como choques e estruturas ejetadas no meio interestelar.
É assim que os astrônomos interpretam as bolhas de Fermi. Descobertas pelo telescópio Fermi de raios gama em 2010, essas estruturas são preenchidas com gás quente e campos magnéticos que emitem radiação gama, expandindo-se a partir do centro galáctico. Eles se estendem por nove quiloparsecs (29.354 anos-luz) em cada direção, para um tamanho total de 18 quiloparsecs.
Acredita-se que essas bolhas sejam evidências de atividades anteriores da região, embora ainda não saibamos o que pode ser essa atividade.
As opções incluem atividade de explosão estelar, com um tremendo número de estrelas nascendo, ou uma explosão para o buraco negro supermassivo atualmente quiescente no centro da galáxia, quando ele era um pouco mais ativo.
Esta nova descoberta pode fornecer um contexto que ajuda os cientistas a interpretar o mistério das bolhas de Fermi.
Os resultados vêm do eROSITA, um telescópio de raios X a bordo do observatório espacial Spektr-RG. Lançado em julho de 2019, sua missão é fazer o levantamento mais profundo de todo o céu em comprimentos de onda de raios-X. E, com sua incrível sensibilidade, ele visualizou estruturas que nenhum outro instrumento foi capaz de distinguir claramente.
Essas estruturas são enormes, estendendo-se por 14 quiloparsecs (45.661 anos-luz) em qualquer direção a partir do centro galáctico. Nesse tamanho, eles engolfam as bolhas de Fermi inteiramente. Mas – embora ainda não saibamos qual é a causa exata das bolhas – Predehl e sua equipe acreditam que foram produzidas pelo mesmo evento.
De particular interesse nas observações foram as estruturas fotografadas pelo predecessor da eROSITA, ROSAT. Embora a resolução e a sensibilidade mais baixas do ROSAT significassem que essas estruturas eram apenas parcialmente visíveis, as conexões já haviam sido feitas com as bolhas de Fermi. Essas conexões só ficaram mais claras com os dados da eROSITA.
“As bolhas de Fermi e a emissão de raios-X em grande escala reveladas pela eROSITA mostram uma semelhança morfológica notável”, escreveram os pesquisadores em seu artigo.
“Portanto, sugerimos que as bolhas de Fermi e a estrutura da eROSITA estão fisicamente relacionadas, e nos referimos à última como ‘bolhas da eROSITA’. Nossa descoberta confirma a origem comum sugerida anteriormente para os dois objetos.”
Mesmo que eles possam estar relacionados, existem algumas diferenças importantes entre as bolhas Fermi e as bolhas eROSITA. Primeiro, as bolhas de Fermi têm forma elíptica; as bolhas da eROSITA parecem quase esféricas.
Em segundo lugar, as bolhas da eROSITA são muito maiores, comparáveis em tamanho ao disco galáctico, disseram os pesquisadores.
Eles também observam duas estruturas proeminentes nas bolhas da eROSITA. Existe o limite externo das bolhas eROSITA, brilhantes em raios-X, indicando que o gás no limite é mais quente do que o gás ao seu redor. Isso é consistente com a propagação de uma frente de choque através do halo galáctico, associada a um choque frontal vinculado ao início do evento energético que causou as bolhas.
A outra estrutura é um limite entre as bolhas eROSITA e as bolhas Fermi dentro delas. Isso, a equipe interpreta como uma descontinuidade de contato – o limite que separa o meio interestelar aquecido pelo choque fora das bolhas de Fermi do fluxo de choque dentro delas.
Ter sido produzido pelo mesmo evento pode ajudar a colocar restrições sobre o que produziu as bolhas de Fermi, uma vez que inflar as bolhas da eROSITA exigiria muito mais energia. A atividade de explosão estelar poderia, por exemplo, ter inflado as bolhas da eROSITA, mas as bolhas estão bem no limite da produção de energia da atividade de explosão estelar.
Por outro lado, eles estão confortavelmente dentro da faixa de energia de um núcleo galáctico ativo – um buraco negro galáctico supermassivo que está agregando material ativamente, produzindo fluxos de feedback poderosos na forma de jatos e ventos. E a atividade de supernova associada à formação de estrelas também pode produzir energia suficiente.
De qualquer forma, a nova descoberta nos dá algumas informações novas e interessantes. Por exemplo, acredita-se que as galáxias cresçam por recondensação do plasma em resfriamento que se aqueceu durante o colapso do halo de matéria escura. As bolhas eROSITA são evidências diretas de que o plasma pode ser reaquecido.
Também temos um novo contexto para o North Polar Spur, uma bolha quente e brilhante de raios-X no céu do norte. Este objeto tem sido difícil de descobrir, pois é muito difícil dizer a que distância ele está.
Alguns astrônomos o associaram a supernovas e nascimentos estelares a uma distância relativamente curta. Outros pensaram que poderia estar muito mais longe, associado a fluxos de saída do centro galáctico. Os resultados da equipe sugerem que pode estar associado às bolhas da eROSITA.
Observar mais de perto as estruturas gigantescas – não apenas em raios X, mas também com outros instrumentos – pode nos ajudar a encontrar respostas para essas questões pendentes. E, como as observações científicas costumam fazer, espero que nos levem a outras ainda mais profundas.
Publicado em 10/12/2020 20h40
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