Usando os dados da pesquisa total do céu SRG/eROSITA, os cientistas do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre encontraram duas galáxias anteriormente quiescentes que agora mostram erupções quase periódicas.

Imagem ótica da primeira galáxia encontrada com erupções quase periódicas nos dados do céu da eROSITA, a curva de luz de raios-X NICER é sobreposta em verde. A galáxia foi identificada como 2MASS 02314715-1020112 em um desvio para o vermelho de z ~ 0,05. Cerca de 18,5 horas se passam entre os picos das explosões de raios-X. Crédito: MPE; imagem ótica: DESI Legacy Imaging Surveys / D. Lang (Instituto de Perímetro)

Os núcleos dessas galáxias se iluminam em raios-X a cada poucas horas, atingindo picos de luminosidade comparáveis aos de uma galáxia inteira. A origem desse comportamento pulsante não é clara. Uma possível causa é um objeto estelar orbitando o buraco negro central. Como essas galáxias são relativamente próximas e pequenas, essa descoberta pode ajudar os cientistas a entender melhor como os buracos negros são ativados em galáxias de baixa massa.

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Quasares ou "núcleos galácticos ativos" (AGN) são frequentemente chamados de faróis do universo distante. A luminosidade de sua região central, onde um buraco negro muito massivo acumula grandes quantidades de material, pode ser milhares de vezes maior do que a de uma galáxia como a Via Láctea. No entanto, ao contrário de um farol, AGN brilha continuamente.

"No levantamento do céu da eROSITA, encontramos agora duas galáxias anteriormente quiescentes com pulsos afiados enormes e quase periódicos em sua emissão de raios-X", disse Riccardo Arcodia, Ph.D. estudante do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), que é o primeiro autor do estudo agora publicado na Nature. Esses tipos de objetos são relativamente novos: apenas duas dessas fontes eram conhecidas antes, encontradas por acaso ou em dados de arquivo nos últimos dois anos. “Como este novo tipo de fontes de erupção parece ser peculiar em raios-X, decidimos usar o eROSITA como uma pesquisa cega e imediatamente encontramos mais duas”, acrescenta.

O telescópio eROSITA atualmente faz a varredura de todo o céu em raios-X e o fluxo contínuo de dados é adequado para encontrar eventos transitórios como essas erupções. Ambas as novas fontes descobertas pela eROSITA mostraram variabilidade de raios-X de alta amplitude em apenas algumas horas, o que foi confirmado por observações de acompanhamento com os telescópios de raios-X XMM-Newton e NICER. Ao contrário dos dois objetos semelhantes conhecidos, as novas fontes encontradas pela eROSITA não eram núcleos galácticos anteriormente ativos.

"Essas eram galáxias normais de baixa massa com buracos negros inativos", explica Andrea Merloni no MPE, investigador principal da eROSITA. "Sem essas erupções repentinas e repetitivas de raios-X, nós as teríamos ignorado." Os cientistas agora têm a chance de explorar a vizinhança dos menores buracos negros supermassivos. Eles têm de 100.000 a 10 milhões de vezes a massa do nosso sol.

A emissão quase periódica, como a descoberta pela eROSITA, está tipicamente associada a sistemas binários. Se essas erupções forem de fato desencadeadas pela presença de um objeto orbital, sua massa deve ser muito menor do que a do buraco negro, da ordem de uma estrela ou mesmo de uma anã branca, que pode ser parcialmente interrompida pelas enormes forças das marés próximas ao buraco negro em cada passagem.

Imagem ótica da segunda galáxia encontrada com erupções quase periódicas nos dados do céu da eROSITA, a curva de luz de raios-X XMM-Newton é sobreposta em magenta. A galáxia foi identificada como 2MASX J02344872-4419325 em um desvio para o vermelho de z~0,02. Esta fonte mostra erupções muito mais estreitas e frequentes, aproximadamente a cada 2,4 horas. Crédito: MPE; imagem ótica: DESI Legacy Imaging Surveys / D. Lang (Instituto de Perímetro)

“Ainda não sabemos o que causa essas erupções de raios-X”, admite Arcodia. "Mas sabemos que a vizinhança do buraco negro era silenciosa até recentemente, então um disco de acreção pré-existente como aquele presente nas galáxias ativas não é necessário para desencadear esses fenômenos." As observações futuras de raios-X ajudarão a restringir ou descartar o "cenário do objeto orbital" e monitorar possíveis mudanças no período orbital. Esses tipos de objetos também podem ser observados com sinais de ondas gravitacionais, abrindo novas possibilidades na astrofísica de multimensageiros.

Mais informações: R. Arcodia et al. X-ray quasi-periodic eruptions from two previously quiescent galaxies, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03394-6

Fonte: Phys