Buraco negro "arrota" estrela triturada

Em outubro de 2018, uma pequena estrela foi desfeita em pedaços quando vagueou demasiado perto de um buraco negro numa galáxia situada a 665 milhões de anos-luz da Terra. Embora possa parecer excitante, o evento não foi uma surpresa para os astrónomos que ocasionalmente testemunham estes eventos violentos enquanto observam o céu noturno.

Impressão de artista do evento de perturbação de marés, onde um buraco negro supermassivo esparguetifica e devora uma estrela. Parte do material não é consumido pelo buraco negro e é atirado de volta para o espaço. Crédito: DESY, Laboratório de Comunicação Científica 

Mas quase três anos após o massacre, o mesmo buraco negro voltou a iluminar os céus - e não engoliu nada de novo, dizem os cientistas. Isto apanhou-nos completamente de surpresa - nunca ninguém tinha visto nada assim", diz Yvette Cendes, associada de investigação do Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian e autora principal de um novo estudo que analisa o fenómeno. 

A equipe conclui que o buraco negro está agora a ejetar material viajando a metade da velocidade da luz, mas não sabe por que razão o fluxo foi atrasado por vários anos. Os resultados, descritos esta semana na revista The Astrophysical Journal, podem ajudar os cientistas a compreender melhor o comportamento alimentar dos buracos negros, que Cendes compara a "arrotar" após uma refeição. 

A equipe detetou a invulgar explosão ao mesmo tempo que revisitava eventos de perturbação de marés - quando estrelas invasoras são "esparguetificadas" por buracos negros - que ocorreram ao longo dos últimos anos. 

Dados de rádio do VLA (Very Large Array) no estado norte-americano do Novo México mostraram que o buraco negro tinha sido misteriosamente reanimado em junho de 2021. Cendes e a equipa apressaram-se a examinar o evento mais de perto. 

"Candidatámo-nos a Tempo Discricionário de Diretor em vários telescópios, que é quando se encontra algo tão inesperado que não podemos esperar pelo ciclo normal de propostas para o observar", explica Cendes. "Todas as candidaturas foram imediatamente aceites". 

A equipe recolheu observações do evento de perturbação de marés, chamado AT2018hyz, em vários comprimentos de onda utilizando o VLA, o observatório ALMA no Chile, o MeerKAT na África do Sul, o ATCA (Australian Telescope Compact Array) na Austrália e o Observatório de raios-X Chandra e o Observatório Neil Gehrels Swift, estes dois últimos situados no espaço. 

As observações rádio do evento de perturbação de marés revelaram-se as mais marcantes. 

"Temos vindo a estudar os eventos de perturbação de marés há mais de uma década, e descobrimos por vezes que eles brilham no rádio enquanto vomitam material e enquanto a estrela é consumida pela primeira vez pelo buraco negro", diz Edo Berger, professor de astronomia na Universidade de Harvard e no Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian, coautor do novo estudo. "Mas em AT2018hyz houve silêncio radiofónico durante os primeiros três anos e agora está dramaticamente iluminado para se tornar um dos eventos de perturbação de marés mais luminosos no rádio alguma vez observados". 

Sebastian Gomez, pós-doutorado no STScI (Space Telescope Science Institute) e coautor do novo artigo científico, diz que AT2018hyz era "banal" em 2018 quando o estudou pela primeira vez usando telescópios óticos, incluindo o telescópio de 1,2 m no Observatório Fred Lawrence Whipple, no estado norte-americano do Arizona. 

Gomez, que na altura estava a trabalhar na sua dissertação de doutoramento com Berger, usou modelos teóricos para calcular que a estrela rasgada pelo buraco negro tinha apenas um-décimo da massa do nosso Sol.

"Monitorizámos AT2018hyz no visível durante vários meses até que desvaneceu, e depois pusemo-lo de lado", diz Gomez. 

Os eventos de perturbação de marés são bem conhecidos por emitirem luz quando ocorrem. À medida que uma estrela se aproxima de um buraco negro, as forças gravitacionais começam a esticar, ou a esparguetificar, a estrela. Eventualmente, o material alongado espalha-se em torno do buraco negro e aquece, criando um clarão que os astrónomos podem detetar a milhões de anos-luz de distância. 

Alguns materiais esparguetificados são ocasionalmente atirados para o espaço. Os astrónomos dizem que os buracos negros são glutões que causam muita bagunça - nem tudo o que tentam consumir lhes chega à boca. 

Mas a emissão, conhecida como fluxo, normalmente desenvolve-se rapidamente após a ocorrência de um evento de perturbação de maré - não anos mais tarde. "É como se este buraco negro tivesse começado abruptamente a arrotar um monte de material da estrela que comeu há anos atrás", explica Cendes. 

Neste caso, os "arrotos" são retumbantes. 

O fluxo de material viaja tão depressa quanto 50% da velocidade da luz. Para comparação, a maioria dos eventos de perturbação de marés tem um fluxo que viaja a 10% da velocidade da luz, diz Cendes.

 "Esta é a primeira vez que testemunhamos um atraso tão grande entre a alimentação e o fluxo de saída", diz Berger. "O próximo passo é explorar se isto realmente acontece com mais regularidade e simplesmente não temos estado a olhar para os eventos de perturbação de maré suficientemente tarde na sua evolução".

Fonte: Astronomia OnLine