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Novas descobertas sobre o Swift J1728.9-3613 e G351.9-0.9

Um buraco negro ligado a um remanescente de supernova revela novas lições em astrofísica.

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Índice

Swift J1728.9-3613 e o Restante da Supernova G351.9-0.9

No vasto espaço, alguns objetos fascinantes vêm da morte violenta de estrelas massivas. Quando essas estrelas chegam ao fim do seu ciclo de vida, elas geralmente explodem num evento espetacular conhecido como supernova. Essa explosão deixa para trás restos, e dentro desses restos, os pesquisadores encontraram algumas estrelas de nêutrons. Porém, Buracos Negros, que também se formam de estrelas morrendo, não foram claramente ligados a esses restos até agora.

Swift J1728.9-3613 é um objeto estranho que chamou a atenção dos astrônomos devido à sua natureza misteriosa. Localizado perto de um remanescente de supernova conhecido chamado G351.9-0.9, esse sistema binário transitório de raios-X é acreditado que abriga um buraco negro. As evidências dessa ideia vêm de várias observações feitas com múltiplos telescópios que coletam informações em diferentes comprimentos de onda, incluindo raios-X e ondas de rádio.

O que é Swift J1728.9-3613?

Swift J1728.9-3613 é um sistema binário de raios-X. Isso significa que ele é composto por duas estrelas: uma delas provavelmente é um buraco negro, enquanto a outra é uma estrela companheira massiva. Astrônomos usaram vários telescópios para observar esse sistema e coletar informações sobre seu comportamento e características.

Um dos eventos mais notáveis aconteceu em 25 de janeiro de 2019, quando o Telescópio de Alerta de Explosões Swift detectou uma nova fonte transitória no céu, que depois foi nomeada Swift J1728.9-3613. Observações adicionais mostraram que essa fonte provavelmente abriga um buraco negro, o que é bem significativo, já que detectar buracos negros é algo complicado por causa da sua natureza.

Entendendo o Restante da Supernova G351.9-0.9

G351.9-0.9 é o restante de uma explosão de supernova. Restos de supernova são as partes que ficam depois da explosão de uma estrela. Eles são compostos de gás, poeira e outros detritos que se espalham pelo espaço. G351.9-0.9 foi observado e tem características específicas que sugerem que é relativamente jovem, possivelmente em uma fase que segue a explosão inicial, chamada de fase Sedov.

Nessa fase, a onda de choque gerada pela supernova começou a interagir com o material ao redor, excitando e aquecendo-o. O restante parece ter uma forma elíptica e exibe um brilho aumentado ao longo de suas bordas, indicando áreas onde a onda de choque ainda está ativa. Isso fornece pistas importantes sobre como os restos de supernova evoluem ao longo do tempo.

Ligando Swift J1728.9-3613 a G351.9-0.9

A conexão entre Swift J1728.9-3613 e G351.9-0.9 é intrigante. Observações mostram que o binário de raios-X está localizado na região central do restante da supernova. Essa proximidade levanta a possibilidade de que ambos os objetos estejam fisicamente relacionados, possivelmente formados a partir do mesmo evento de supernova.

Para explorar a ligação entre Swift J1728.9-3613 e G351.9-0.9, os cientistas analisaram dados em diferentes comprimentos de onda de vários telescópios. Esses incluíram Chandra, XMM-Newton e MeerKAT, que permitiram coletar dados tanto de raios-X quanto de rádio. Os resultados sugerem que Swift J1728.9-3613 provavelmente contém um buraco negro, como indicado por vários sinais, incluindo o comportamento da sua estrela companheira.

Evidências de um Buraco Negro

As evidências que sustentam a existência de um buraco negro em Swift J1728.9-3613 vêm de suas características espectrais e de temporização. Analisando suas emissões de raios-X, foram revelados fenômenos como uma oscilação quase periódica estreita, sugerindo que o objeto compacto dentro do sistema é um buraco negro. Além disso, imagens em infravermelho levaram à descoberta de uma estrela companheira massiva, que se alinha com o que se esperaria de um sistema onde um buraco negro está puxando material da sua estrela.

Medições de Distância

Determinar a distância entre Swift J1728.9-3613 e G351.9-0.9 é fundamental para entender a relação entre eles. A alta densidade de material ao longo da linha de visão tornou a medição direta desafiadora. Os pesquisadores usaram métodos alternativos para estimar distâncias, concluindo que Swift J1728.9-3613 está a aproximadamente 8.4 kpc de distância, enquanto G351.9-0.9 está pelo menos a 7.5 kpc.

As medições de distância fornecem uma visão sobre a probabilidade de um alinhamento casual entre os dois objetos. Simulações baseadas em distribuições conhecidas de objetos semelhantes na nossa galáxia demonstraram que as chances de Swift J1728.9-3613 se alinhar por acaso com G351.9-0.9 são bem baixas, sugerindo que eles estão provavelmente associados.

A Importância desta Descoberta

A descoberta de um buraco negro associado a um restante de supernova como G351.9-0.9 tem implicações significativas para a astrofísica. Isso desafia crenças anteriores de que buracos negros sempre se formam "na escuridão", ou seja, sem eventos de supernova notáveis. Em vez disso, essa descoberta propõe que podem existir várias formas pelas quais buracos negros podem se formar, incluindo ligações diretas aos seus lugares de nascimento de supernova.

Entender a formação de buracos negros pode aumentar nosso conhecimento sobre a evolução estelar e a dinâmica da nossa galáxia. Também pode lançar luz sobre a demografia de sistemas binários de raios-X e como eles se relacionam com outros fenômenos cósmicos, como ondas gravitacionais.

Mais Observações e Pesquisas Futuras

Embora os achados sobre Swift J1728.9-3613 e G351.9-0.9 sejam empolgantes, mais pesquisas são necessárias para solidificar essas conclusões. Futuras observações com telescópios avançados podem revelar mais sobre esse buraco negro e sua estrela companheira. A monitoração contínua de Swift J1728.9-3613 durante suas explosões pode fornecer oportunidades para coletar dados cruciais sobre seu comportamento, solidificando a compreensão da sua natureza como um buraco negro.

Além disso, missões espaciais futuras como a missão Athena devem fornecer observações de alta resolução de restos de supernova em diferentes galáxias. Isso permitirá comparações com restos conhecidos na Via Láctea, explorando ainda mais as conexões entre buracos negros e restos de supernova.

Conclusão

Swift J1728.9-3613 é um objeto empolgante no céu que pode ter a chave para entender a formação de buracos negros. Sua proximidade com o restante da supernova G351.9-0.9 adiciona uma camada intrigante a essa história. As descobertas sugerem que nem todos os buracos negros se formam sem as explosões espetaculares das Supernovas, desafiando teorias existentes. À medida que os pesquisadores continuam a explorar esses fenômenos cósmicos, eles podem revelar ainda mais segredos sobre os ciclos de vida das estrelas e o universo ao nosso redor.

Fonte original

Título: The Black Hole Candidate Swift J1728.9$-$3613 and the Supernova Remnant G351.9$-$0.9

Resumo: A number of neutron stars have been observed within the remnants of the core-collapse supernova explosions that created them. In contrast, black holes are not yet clearly associated with supernova remnants. Indeed, some observations suggest that black holes are ``born in the dark'', i.e. without a supernova explosion. Herein, we present a multi-wavelength analysis of the X-ray transient Swift J1728.9$-$3613, based on observations made with Chandra, ESO-VISTA, MeerKAT, NICER, NuSTAR, Swift, and XMM-Newton. Three independent diagnostics indicate that the system likely harbors a black hole primary. Infrared imaging signals a massive companion star that is broadly consistent with an A or B spectral type. Most importantly, the X-ray binary lies within the central region of the catalogued supernova remnant G351.9$-$0.9. Our deep MeerKAT image at 1.28~GHz signals that the remnant is in the Sedov phase; this fact and the non-detection of the soft X-ray emission expected from such a remnant argue that it lies at a distance that could coincide with the black hole. Utilizing a formal measurement of the distance to Swift J1728.9$-$3613 ($d = 8.4\pm 0.8$ kpc), a lower limit on the distance to G351.9$-$0.9 ($d \geq 7.5$ kpc), and the number and distribution of black holes and supernova remnants within the Milky Way, extensive simulations suggest that the probability of a chance superposition is $

Autores: Mayura Balakrishnan, Paul A. Draghis, Jon M. Miller, Joe Bright, Robert Fender, Mason Ng, Edward Cackett, Andrew Fabian, Kip Kuntz, James C. A. Miller-Jones, Daniel Proga, Paul S. Ray, John Raymond, Mark Reynolds, Abderahmen Zoghbi

Última atualização: 2023-03-07 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2303.04159

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.04159

Licença: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/

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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