Chandra revela 84 fontes de raios X “hipermacias” que passavam despercebidas

Astrônomos liderados por Mustafa Muhibullah identificaram 84 fontes luminosas e pontuais de raios X que haviam passado em grande parte despercebidas nos levantamentos de galáxias próximas. Batizados de fontes hipermacias de raios X — ou hypersoft X-ray sources (HSSs), em inglês —, os objetos concentram sua emissão em energias excepcionalmente baixas, principalmente abaixo de 0,3 keV. O achado veio de uma nova análise de observações públicas do Observatório de Raios X Chandra, da NASA. 3

A amostra inclui as galáxias espirais M31, a galáxia de Andrômeda, e M101, a galáxia do Cata-Vento, além de quatro galáxias elípticas. Por enquanto, as HSSs são uma classe definida pela observação: os dados confirmam uma assinatura energética incomum, mas a natureza física de cada fonte ainda não está estabelecida. 3

Por que elas ficaram ocultas

A maior parte das buscas por fontes de raios X privilegia faixas de energia mais altas. As HSSs fazem o contrário: aparecem com força no extremo de menor energia observado pelo Chandra, mas são fracas ou inexistentes nas imagens de raios X mais energéticos usadas habitualmente. A equipe as definiu pela predominância da emissão abaixo de 0,3 keV e por uma razão muito elevada entre fótons de 0,15–0,3 keV e os de 0,3–1,0 keV. 3

Há dois obstáculos principais para encontrá-las:

• A sensibilidade do Chandra é mais limitada no extremo de baixa energia de sua faixa de observação.
• A radiação ultravioleta esperada de espectros tão suaves é facilmente absorvida pelo hidrogênio e pelo hélio presentes no meio interestelar antes de chegar à Terra.

Essas limitações criam uma espécie de ponto cego entre as observações em raios X e em ultravioleta. Trabalhos anteriores com o Chandra já indicavam que fontes que emitem apenas abaixo de 0,3 keV quase não apareciam nos catálogos e listas usuais de fontes. 6

O que pode alimentar esses objetos

Uma das hipóteses principais é a de que sejam sistemas binários com acreção: um objeto compacto retira gás de uma estrela companheira. Esse objeto pode ser uma anã branca, uma estrela de nêutrons ou um buraco negro. À medida que o material cai em sua direção e se aquece, pode gerar um espectro dominado por luz ultravioleta extrema e raios X ultramacios, em vez dos raios X mais energéticos típicos de muitos sistemas binários de raios X.

Os espectros medidos pelo Chandra sugerem temperaturas de aproximadamente 200 mil a 250 mil °C. Mas não se trata de uma medição direta: como a estimativa depende de dados obtidos no limite de baixa energia do telescópio, ela varia conforme o modelo usado. Assim, a mesma aparência hipermacia pode ser produzida por mais de um tipo de objeto compacto ou por diferentes estados de acreção.

Por que a descoberta é importante

Caso parte das HSSs seja formada por anãs brancas que acumulam massa continuamente de uma estrela companheira, esses sistemas podem ajudar a localizar candidatos a progenitores de supernovas do tipo Ia. Entender quais caminhos levam a essas explosões estelares continua sendo uma questão em aberto na astrofísica.

A emissão ultravioleta inferida também pode ter efeitos no gás ao redor desses sistemas. Fótons ultravioleta ionizam o gás interestelar, alterando sua química e seu resfriamento — processos relevantes para o comportamento do gás nas galáxias. Segundo a NASA, as novas fontes podem contribuir tanto para o estudo dos progenitores de supernovas do tipo Ia quanto para a ionização do meio interestelar.

Como o Hubble pode esclarecer o mistério

O próximo passo é verificar a radiação ultravioleta indicada pelos dados de raios X. Observações planejadas com o Telescópio Espacial Hubble poderão procurar — ou impor limites à presença de — contrapartidas ultravioletas para HSSs selecionadas. Isso oferecerá um teste independente da produção de energia estimada a partir dos espectros ultramacios do Chandra.

Ao combinar esses dados em ultravioleta com o brilho e a variabilidade em raios X, o ambiente local e possíveis sinais de estrelas companheiras, os astrônomos poderão diferenciar sistemas com anãs brancas daqueles com estrelas de nêutrons ou buracos negros. As observações também devem indicar se as fontes hipermacias formam uma única população física ou se o nome reúne vários tipos de sistemas binários compactos com a mesma assinatura de baixa energia.