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MWC 656: Repensando o Companheiro do Buraco Negro

Novos estudos questionam a existência de um buraco negro no sistema estelar MWC 656.

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O sistema estelar MWC 656 achava-se que tinha um companheiro em forma de buraco negro (BH). Um buraco negro é uma área no espaço onde a gravidade é tão forte que nada, nem mesmo a luz, consegue escapar. Esse sistema era único porque era considerado a primeira estrela Be conhecida com um parceiro buraco negro. Estrelas Be são um tipo de estrela que mostra linhas de emissão fortes, que são partes do espectro de luz da estrela que indicam elementos específicos.

A afirmação inicial sobre MWC 656 ser uma estrela Be com um buraco negro era baseada em medições da sua luz e outras observações. A massa do suposto buraco negro foi estimada usando linhas específicas na luz da estrela, mas estudos posteriores levaram os cientistas a questionar essa ideia.

Novas Investigações

Pesquisas recentes tentaram esclarecer se MWC 656 realmente tem um buraco negro. Dados de alta qualidade foram coletados usando instrumentos avançados, permitindo que os pesquisadores observassem o comportamento da estrela mais de perto. Analisando a luz de forma diferente, eles buscavam entender melhor o que poderia estar acontecendo nesse sistema estelar.

Os pesquisadores usaram um método para comparar diferentes dados e entender como a estrela estava se movendo. Eles estavam particularmente de olho em como a luz de certos elementos mudava ao longo do tempo. Assim, identificaram uma nova solução orbital, que é uma forma matemática de descrever como as estrelas no sistema interagem entre si.

Descobertas

A equipe mediu o período orbital da estrela e a razão de massa entre MWC 656 e seu companheiro. Essas medições revelaram que a massa do companheiro era menor do que as estimativas anteriores indicavam. Na verdade, os novos cálculos sugeriram que o companheiro poderia não ser um buraco negro. Em vez disso, poderia ser uma estrela de nêutrons, uma anã branca ou uma estrela de hélio quente.

Isso foi surpreendente porque, se MWC 656 tivesse um buraco negro, a massa do companheiro precisaria ser muito maior do que foi encontrada. A pesquisa demonstrou que os dados não apoiavam a presença de um buraco negro nesse sistema.

Contexto sobre Estrelas Be e a Afirmação Anterior de Buracos Negros

Estrelas Be como MWC 656 se formam através de interações únicas dentro de sistemas estelares binários, onde duas estrelas orbitam uma à outra. Dada essa relação, estudar estrelas Be com companheiros pode revelar informações valiosas sobre como as estrelas evoluem e interagem.

MWC 656 havia sido sugerida anteriormente como uma candidata a um sistema binário com um buraco negro com base em certas observações. Isso incluía sua temperatura e distância da Terra, além de sua posição na galáxia. Estudos iniciais mostraram linhas de emissão fortes que pareciam indicar a presença de um companheiro buraco negro.

No entanto, as investigações mais recentes questionaram essas conclusões anteriores. Os novos estudos indicam que as características da estrela companheira poderiam se encaixar melhor com outros tipos de estrelas, em vez de um buraco negro.

Estudos Espectroscópicos

Para se aprofundar na natureza da estrela companheira, os pesquisadores realizaram estudos espectroscópicos. Essa técnica envolve analisar a luz emitida pelas estrelas para identificar suas propriedades e comportamentos. Os novos dados de alta resolução coletados forneceram insights mais claros sobre como MWC 656 e seu companheiro interagem.

Usando um instrumento específico, a equipe conseguiu observar vários comprimentos de onda da luz das estrelas. Isso ajudou a ver se havia sinais de um companheiro estelar não degenerado - ou seja, uma estrela que não colapsa em um objeto mais compacto, como um buraco negro.

Apesar dos esforços, eles não conseguiram detectar sinais claros de uma estrela companheira que sugerisse um buraco negro. Em vez disso, os dados apontaram para uma massa menor para o companheiro, o que não é consistente com o que se esperaria de um buraco negro.

Análise de Velocidade Radial

A velocidade radial é um princípio chave que ajuda os cientistas a compreender o movimento das estrelas em um sistema binário. Medindo com que rapidez as estrelas se movem em direção a nós ou para longe, os pesquisadores podem inferir suas massas e órbitas.

No caso de MWC 656, a equipe mediu as Velocidades Radiais tanto da estrela Be quanto da luz de seu companheiro. Usaram diferentes métodos para garantir precisão e consistência, o que envolveu analisar linhas específicas de luz. Essas medições foram essenciais para construir uma imagem mais clara da dinâmica do sistema.

Os novos dados de velocidade radial indicaram que as propriedades do companheiro não se alinhavam com as de um buraco negro. Em vez disso, reforçaram a ideia de que poderia ser uma estrela de nêutrons, anã branca ou possivelmente uma estrela de hélio quente.

A Natureza do Companheiro

Agora que a possibilidade de um buraco negro foi descartada, o foco se voltou para entender o que a estrela companheira poderia realmente ser. Existem algumas possibilidades:

  1. Estrela de Nêutrons: Essa é uma estrela muito densa que sobra após uma explosão de supernova. Estrelas de Nêutrons podem ter certas características semelhantes a buracos negros, mas são significativamente menos massivas.

  2. Anã Branca: Uma anã branca é o remanescente de uma estrela que esgotou seu combustível nuclear. Embora seja bem estável, pode ganhar massa de uma estrela próxima e poderia se tornar uma candidata a supernova do tipo Ia.

  3. Sub-Anã Quente: Essas estrelas são despojadas de suas camadas externas e costumam ser encontradas em sistemas binários. Elas também podem ter linhas de emissão fortes, semelhantes às observadas em MWC 656.

Cada uma dessas possibilidades teria implicações diferentes para nosso entendimento tanto de MWC 656 quanto dos processos que governam a formação e evolução das estrelas.

Conclusão

A pesquisa em andamento sobre MWC 656 forneceu uma imagem mais clara desse intrigante sistema estelar. As afirmações iniciais sobre um companheiro buraco negro foram desafiadas, e agora as evidências apontam para a presença de uma estrela de nêutrons, anã branca ou sub-anã quente.

Essa descoberta destaca a importância da observação e análise contínuas em astronomia. À medida que os instrumentos se tornam mais avançados e os métodos de coleta de dados melhoram, nossa compreensão do universo certamente evoluirá. O caso de MWC 656 serve como um lembrete de que nossas compreensões podem mudar significativamente com novas informações, levando a percepções mais profundas sobre o cosmos.

Futuras observações, especialmente no espectro ultravioleta distante, podem fornecer mais pistas sobre a natureza da estrela companheira nesse fascinante sistema binário. Esses estudos contribuem para a base de conhecimento mais ampla sobre interações estelares e os mistérios do universo.

Fonte original

Título: MWC 656 is unlikely to contain a black hole

Resumo: Context. MWC 656 was reported as the first known Be star with a black-hole (BH) companion in a 60 d period. The mass of the proposed BH companion is estimated to be between 4 - 7 MSun. This estimate is based on radial velocity (RV) measurements derived from the Fe ii 4583 emission line of the Be star disc and from the He ii 4686 emission line, assumed to be formed in a disc around the putative BH. Aims. Using new high-resolution spectroscopic data, we investigate whether MWC 656 truly contains a BH. Methods. We used the cross-correlation method to calculate the RVs of both the Be star and the He ii 4686 emission line and we derive a new orbital solution. We also performed disentangling to look for the spectral signature of a companion. Results. We derive an orbital period of 59.028 +- 0.011 d and a mass ratio q = M_Heii/M_Be = 0.12 +- 0.03, much lower than the previously reported q = 0.41 +- 0.07. Adopting a mass of the Be star of M_Be = 7.8 +- 2.0MSun, the companion has a mass of 0.94 +- 0.34MSun. For the upper limit of M_Be = 16MSun and q = 0.15, the companion has a mass 2.4MSun. Performing disentangling on mock spectra shows that the spectral signature of a non-degenerate stellar companion with such a low mass cannot be retrieved using our data. Conclusions. Our measurements do not support the presence of a BH companion in MWC 656. The derived upper limit on the mass of the companion rather indicates that it is a neutron star, a white dwarf, or a hot helium star. Far-UV data will help to reject or confirm a hot helium-star companion.

Autores: S. Janssens, T. Shenar, N. Degenaar, J. Bodensteiner, H. Sana, J. Audenaert, A. J. Frost

Última atualização: 2023-08-21 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2308.08642

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.08642

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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