A sangrenta 'morte por buraco negro' de uma estrela massiva é o maior e mais brilhante evento desse tipo

"Estudar esse evento de interrupção de maré será muito importante para aprender o que acontece quando mais massa é lançada em um buraco negro."

Uma ilustração de um evento de interrupção de maré em que uma estrela é devorada por um buraco negro. (Crédito da imagem: ESA/C. Carreau) 

Astrônomos descobriram um buraco negro envolvido em uma refeição estelar épica a cerca de 9 bilhões de anos-luz de distância de nós.

O buraco negro supermassivo , que tem uma massa de cerca de 10 milhões de vezes a do sol , foi visto destruindo uma estrela cerca de nove vezes mais massiva que a nossa estrela e se banqueteando com seus restos estelares. Esta é a maior estrela já vista sendo destruída em um desses sangrentos " eventos de interrupção de maré ", ou "TDEs".

Para contextualizar, a estrela neste TDE (designada AT2023vto) é cinco vezes mais massiva que o próximo maior corpo estelar que os astrônomos já viram um buraco negro destruir. Como resultado, AT2023vto é o maior e mais brilhante TDE que os astrônomos já detectaram.

"O que realmente diferencia o TDE AT2023vto de outros TDEs é que ele é incrivelmente, incrivelmente brilhante", disse a integrante da equipe Yvette Cendes, da Universidade do Oregon, ao Space.com. "Ele está a 9 bilhões de anos-luz — e troco — de distância. É superlonge, mas é tão brilhante que você pode vê-lo mesmo a essa distância. Normalmente, vemos TDEs muito mais perto de casa."

Para deixar claro,  esta não é a TDE mais distante já vista.

O que diferencia esses TDEs posteriores (e, portanto, anteriores) é que eles lançam jatos de material quase na velocidade da luz. Isso os torna incrivelmente luminosos e mais fáceis de detectar a grandes distâncias. O TDE AT2023vto é como os outros 99%, pois não tem os chamados jatos relativísticos — pelo menos, ainda não.

"Este é o mais distante desta categoria não relativística de TDEs visto até agora. Isso é certo", acrescentou Cendes. "Estudar isso será muito importante para aprender o que acontece quando mais massa é lançada em um buraco negro."

Refeição épica

TDEs ocorrem quando a trajetória de uma estrela infeliz a aproxima demais de um buraco negro supermassivo. A imensa influência gravitacional do buraco negro gera forças de maré poderosas (daí o "evento de interrupção de maré") dentro da estrela que simultaneamente a esmaga horizontalmente enquanto a estica verticalmente.

Isso atrai a estrela para um longo fio de "massa de plasma", um processo sangrento chamado de " espaguetificação ".

"TDEs são interessantes porque são basicamente um laboratório físico único onde você pode testar coisas que não pode testar na Terra", explica Cendes. "Afinal, não podemos simplesmente criar buracos negros aqui na Terra e jogar coisas neles. Estudar as diferenças entre TDEs sempre será muito emocionante e interessante."

O evento TDE real dura apenas algumas horas, e o buraco negro devora apenas uma pequena porcentagem da estrela destruída.

Uma ilustração mostra as consequências de um buraco negro destruindo e devorando uma estrela em um evento de perturbação de maré.(Crédito da imagem: Goddard Space Flight Center da NASA/Chris Smith (USRA/GESTAR)))

"Quando um TDE acontece, muito pouco da massa da estrela realmente cai no buraco negro propriamente dito", disse Cendes. "Cerca de metade da massa é simplesmente lançada nessa longa trajetória para fora, sem nunca retornar. Cerca de metade do restante da massa forma um disco de acreção ao redor do buraco negro."

Como consequência, os buracos negros supermassivos envolvidos em TDEs de repente passam de comer um pouco ocasional de gás ou poeira, e assim sendo muito silenciosos, para estarem sentados no coração de um ambiente muito caótico, movimentado e brilhante que permite que esses titãs cósmicos sejam vistos de grandes distâncias.

Cendes apontou que, embora não possamos ter certeza absoluta sobre a dieta do buraco negro supermassivo no coração do AT2023vto, seus hábitos alimentares eram certamente escassos o suficiente para que a região ao redor dele não pudesse ser vista anteriormente a 9 bilhões de anos-luz de distância.

AT2023vto foi avistado pela primeira vez em 9 de setembro pela Zwicky Transient Facility (ZTF) como uma explosão repentina de luz. Este evento transitório foi inicialmente identificado erroneamente como uma supernova Tipo II , uma explosão cósmica que ocorre quando uma estrela massiva colapsa rapidamente sob sua própria gravidade.

Cendes explicou que esse erro foi esclarecido quando o líder da equipe Harsh Kumar, um pesquisador do Center of Astrophysics (CfA) Harvard & Smithsonian, olhou para os dados do ZTF. Ele modelou a curva de luz da emissão conforme ela evoluiu, determinando a verdadeira natureza do AT2023vto, verificando as massas da estrela e do buraco negro envolvidos e descobrindo a distância até esse TDE.

Cendes e a equipe então fizeram o acompanhamento usando o Very Large Telescope (VLT) para não encontrar nenhuma emissão de rádio associada ao AT2023vto.

"Não vimos nada, o que pode ter sido o resultado menos emocionante aqui. Mas isso ajuda a descartar o que isso não é", disse Cendes. "Por exemplo, quando buracos negros lançam jatos relativísticos em alguns TDEs que são muito, muito luminosos, você presumivelmente também teria visto uma emissão de rádio com base em quando vimos isso antes, e não vimos nada. Então isso meio que descarta essa opção de jato relativístico."

Ainda assim, Cendes não descartou a possibilidade de que esse buraco negro supermassivo pudesse "arrotar" um jato relativístico em algum momento. Como o Space.com relatou em 2022 , Cendes fazia parte de uma equipe que testemunhou outro buraco negro supermassivo expelindo jatos poderosos anos depois de ter espaguetificado uma estrela. Como esse buraco negro segurou um arroto cósmico por tanto tempo continua sendo um mistério dois anos depois.

Cendes quer então ver se o buraco negro associado ao AT2023vto também é capaz de tal emissão retardada.

"Este ainda é um evento em andamento; a luz ainda está lá. Ainda vamos continuar estudando isso no futuro também", disse Cendes. "Definitivamente vou procurar para ver se este tem um arroto de buraco negro no futuro. Só porque não vimos emissão de rádio agora não significa que não haja emissão de rádio mais tarde.

"Eu acho isso muito interessante porque parece ser um fenômeno comum que eu encontrei, e ninguém realmente tem uma explicação de como ele funciona. Isso significa que há muita física sobre TDEs que ainda não está clara para nós agora."

Fonte: Space.com