As estrelas mais massivas do Universo estão destinadas a explodir como supernovas brilhantes antes de colapsarem em buracos negros.
© Caltech (buraco negro dilacerando uma estrela massiva)
No entanto, uma estrela enorme parece nunca ter cumprido o seu destino; em jeito de ironia, a estrela aproximou-se demasiado de um buraco negro gigantesco, que a engoliu, desfazendo-a em pedaços.
Esta é a explicação mais provável que descreve a mais poderosa e mais distante erupção energética alguma vez registada por um buraco negro supermassivo. O objeto cósmico foi observado pela primeira vez em 2018 pelo ZTF (Zwicky Transient Facility), situado no Observatório Palomar, e pelo CRTS (Catalina Real-Time Transient Survey).
O surto aumentou rapidamente de intensidade por um fator de 40 durante um período de meses e, no seu pico, foi 30 vezes mais luminoso do que qualquer outra erupção observada até à data. No seu ponto mais intenso, a erupção brilhou com a luz de 10 trilhões de sóis. O buraco negro supermassivo por detrás do evento está em acreção, a cujo tipo se dá o nome núcleo galáctico ativo (NGA). Referido como J2245+3743, estima-se que este NGA seja 500 milhões de vezes mais massivo do que o nosso Sol. Encontra-se a 10 bilhões de anos-luz de distância, no Universo remoto.
Como a luz tem uma velocidade finita e leva tempo a chegar até nós, os astrônomos observam eventos distantes como este no passado, quando o Universo era jovem. A erupção do buraco negro continua sendo monitorada, embora esta esteja desaparecendo com o tempo. Realmente, para além do objeto ser observado no passado, o próprio tempo corre mais devagar no local remoto do buraco negro, em comparação com a nossa própria experiência do tempo. Trata-se de um fenômeno chamado dilatação cosmológica do tempo, devido ao alongamento do espaço e do tempo. À medida que a luz viaja através do espaço em expansão para chegar até nós, o seu comprimento de onda estica-se, tal como o próprio tempo. Estamos assistindo à reprodução do evento a um-quarto da velocidade.
Para determinar o que poderia causar uma explosão tão dramática de luz no cosmos, os pesquisadores examinaram minuciosamente uma lista de possibilidades, concluindo que o culpado mais provável é um evento de perturbação de marés. Este fenômeno ocorre quando a gravidade de um buraco negro supermassivo rasga uma estrela que se aproxime demasiado, consumindo-a lentamente ao longo do tempo, à medida que espirala para o buraco negro.
O motivo de a erupção do buraco negro J2245+3743 ainda estar em curso indica que estamos assistindo a uma estrela que ainda não foi totalmente devorada. Se o surto for de fato um evento de perturbação de marés, os cientistas estimam que o buraco negro supermassivo devorou uma estrela com uma massa pelo menos 30 vezes superior à do nosso Sol. O anterior detentor do recorde de maior candidato a um evento de perturbação de marés, apelidado de "Scary Barbie" após a sua classificação ZTF inicial como ZTF20abrbeie, não foi tão intenso. Esse evento de perturbação de marés, que também se pensa ter tido origem num NGA, foi 30 vezes mais fraco do que o de J2245+3743, e estima-se que a sua estrela condenada tivesse entre três e 10 massas solares.
A maioria dos cerca de 100 evento de perturbação de marés observados até agora não ocorre em torno de NGAs, estruturas massivas que consistem em buracos negros supermassivos rodeados por grandes discos de material que alimentam o buraco negro central. O NGA fervilha com a acreção, o que pode mascarar as explosões de evento de perturbação de marés e torná-las mais difíceis de encontrar.
A recente supererupção J2245+3743, por outro lado, foi tão grande que até foi mais fácil de observar. No entanto, ao início, J2245+3743 não parecia ser nada de especial. Em 2018, depois de o objeto ter sido avistado pela primeira vez, os pesquisadores utilizaram o telescópio Hale de 200 polegadas do Observatório Palomar para obter um espectro da luz do objeto, mas este não revelou nada de incomum. Em 2023, a equipe notou que o surto estava decaindo mais lentamente do que o esperado, pelo que obtiveram outro espectro pelo Observatório W. M. Keck, no Havaí, que indicou o brilho extremo deste NGA em particular.
No final, depois de terem sido excluídos outros cenários, os pesquisadores concluíram que J2245+3743 era a erupção mais brilhante alguma vez registada num buraco negro. Se convertermos o nosso Sol inteiro em energia, usando a famosa fórmula de Albert Einstein E=m.c², é essa a quantidade de energia que tem saído deste surto desde que a observação foi iniciada.
Uma vez estabelecido o brilho sem precedentes do evento, a equipa analisou o que o poderia ter causado. As supernovas não são suficientemente brilhantes para explicar isto; ao invés, a explicação preferida é um buraco negro supermassivo que rasga lentamente uma estrela enorme até à morte. Estrelas tão massivas são raras, mas pensa-se que as estrelas dentro do disco de um NGA podem crescer ainda mais. A matéria do disco é despejada sobre as estrelas, fazendo-as crescer em massa.
Encontrar "refeições" de buracos negros com proporções tão grandes indica que é provável que outros eventos como este estejam ocorrendo no cosmos. Os pesquisadores esperam poder explorar mais dados do ZTF para encontrar outros e o Observatório Vera C. Rubin pode também encontrar evento de perturbação de marés incomumente grandes.
Um artigo foi publicado no periódico Nature Astronomy.
Fonte: California Institute of Technology