Os astrônomos podem ter descoberto um novo tipo de história de sobrevivência: uma estrela que teve um encontro próximo com um buraco negro gigante e sobreviveu para contar a narrativa através de emissões de raios X.
© NASA/M. Weiss (ilustração do buraco negro e da anã branca)
Dados do observatório de raios X Chandra da NASA e do XMM-Newton da ESA descobriram a história que começou com uma gigante vermelha que passou demasiado perto de um buraco negro supermassivo numa galáxia a cerca de 250 milhões de anos-luz da Terra. O buraco negro, localizado numa galáxia chamada GSN 069, tem uma massa de cerca de 400.000 vezes a do Sol, colocando-o na extremidade inferior da gama dos buracos negros supermassivos.
Assim que a gigante vermelha foi capturada pela gravidade do buraco negro, as camadas externas da estrela contendo hidrogênio foram arrancadas e levadas para o buraco negro, deixando o núcleo da estrela - conhecido como anã branca - para trás.
"Na minha interpretação dos dados de raios X, a anã branca sobreviveu, mas não escapou," disse Andrew King, da Universidade de Leicester, Reino Unido, que realizou este estudo. "Agora está presa numa órbita elíptica em torno do buraco negro, completando uma viagem aproximadamente a cada nove horas."
À medida que a anã branca faz quase três órbitas por cada dia terrestre, o buraco negro retira material na sua maior aproximação (a não mais do que 15 vezes o raio do horizonte de eventos do buraco negro). O detrito estelar entra num disco em torno do buraco negro e libera um surto de raios X que o Chandra e o XMM-Newton podem detectar. Além disso, é previsto que ondas gravitacionais serão emitidas pelo par constituído pelo buraco negro e pela anã branca, especialmente no seu ponto mais próximo.
Qual será o futuro da estrela e da sua órbita? O efeito combinado das ondas gravitacionais e uma mudança no tamanho da estrela à medida que perde massa deverá fazer com que a órbita se torne mais circular e cresça em tamanho. O ritmo de perda de massa diminui constantemente, assim como a distância da anã branca ao buraco negro aumenta.
"Vai esforçar-se para fugir, mas não há escapatória. O buraco negro vai devorar a anã branca cada vez mais lentamente, mas nunca parará," disse King. "Em princípio, esta perda de massa vai continuar até e mesmo depois da anã branca desvanecer até à massa de Júpiter, daqui a um trilhão de anos. Esta seria uma maneira notavelmente lenta e complicada do Universo formar um planeta!"
Os astrônomos encontraram muitas estrelas que foram completamente destruídas por encontros com buracos negros através dos eventos de perturbação de maré, mas há muito poucos casos relatados desta maneira, onde a estrela provavelmente sobreviveu.
Encontros próximos como este devem ser mais comuns do que colisões diretas, dadas as estatísticas dos padrões de tráfego cósmico, mas podem ser facilmente não observados por várias razões. Primeiro, uma estrela sobrevivente mais massiva pode demorar demasiado tempo a concluir uma órbita em torno do buraco negro para se observar surtos repetidos. Outra questão é que os buracos negros supermassivos que são muito mais massivos do que o situado na galáxia GSN 069 podem engolir diretamente uma estrela, em vez desta cair para órbitas onde perde massa periodicamente.
A anã branca tem uma massa de apenas dois-décimos da massa do Sol. Se a anã branca era o núcleo da gigante vermelha que foi completamente despojada do seu hidrogênio, deverá ser rica em hélio. O hélio teria sido criado pela fusão de átomos de hidrogênio durante a evolução da gigante vermelha.
Dado que a anã branca está tão perto do buraco negro, os efeitos da Teoria da Relatividade Geral significam que a direção do eixo da órbita deve apresentar precessão. Esta oscilação deve repetir-se a cada dois dias e pode ser detectável com observações suficientemente longas.
O artigo que descreve estes resultados foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
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