Astrônomos recentemente testemunharam a ação de um buraco negro supermassivo na desintegração de uma estrela desprevenida, que compartilhava semelhanças notáveis com o nosso próprio Sol. Essa ocorrência foi objeto de observação astronômica.
Pouco antes da queda de uma estrela em um buraco negro, a intensa força gravitacional do buraco negro provoca a separação da estrela, esticando-a em uma corrente fina de gás quente e escaldante.
Esse fenômeno, conhecido como evento de ruptura das marés, representa um ato de destruição cósmica observado pelos astrônomos.
O gás envolve o buraco negro e forma o chamado disco de acreção, como se o buraco negro estivesse ostentando a pele da estrela como um troféu de batalha antes de consumi-la completamente.
À medida que o gás se espirala em direção ao buraco negro, ele se aquece e emite luz suficiente para ser detectada, mesmo diante do brilho intenso de uma galáxia inteira.
"Na revista Science, uma equipe de astrônomos liderada pelo pesquisador Yannis Liodakis, da Universidade de Turku, documentou recentemente a destruição de uma estrela por um buraco negro supermassivo em uma galáxia próxima.
O plasma resultante do evento de ruptura das marés, que antes era uma estrela semelhante ao Sol, apresentou um comportamento não totalmente esperado pela equipe de Liodakis e seus colegas, evidenciando o quanto ainda precisamos aprender sobre os fenômenos enormes e violentos que ocorrem nas proximidades dos buracos negros.
Campanha de Pesquisa Pesqueira
Liodakis e seus colegas estavam envolvidos em uma atividade exploratória quando testemunharam o brilho luminoso proveniente de uma galáxia localizada a aproximadamente um bilhão de anos-luz de distância.
Essa atividade, denominada por Liodakis como “expedição de pesca”, consiste em observar o espaço para identificar fenômenos astronômicos, uma vez que o espaço sideral oferece oportunidades extraordinárias e singulares para os astrônomos.
“Considero extremamente valioso ter a capacidade de realizar essa exploração e não apenas seguir um plano preestabelecido”, afirmou Liodakis em entrevista à Inverse.
Após uma série de observações complementares utilizando outros telescópios, foi constatado que o intenso clarão de luz correspondia ao catastrófico desaparecimento de uma estrela com dimensões semelhantes às do nosso próprio Sol, que ousou aproximar-se perigosamente de um buraco negro supermassivo com cerca de 3,6 milhões de vezes a massa da estrela infeliz.
A imensa força gravitacional do buraco negro despedaçou a estrela e a envolveu em suas entranhas. Contudo, um acontecimento peculiar ocorreu em seguida.
Ocorrencias Destrutivas na Proximidade de um Buraco Negro
Embora os astrônomos tenham conhecimento básico sobre a ocorrência dos eventos de perturbação das marés, ainda estão em processo de compreender integralmente todos os detalhes envolvidos.
Em certos casos, o plasma incandescente proveniente da estrela se acomoda imediatamente em um disco de acreção redondo e plano ao redor do buraco negro, assemelhando-se a uma representação retirada de um livro de física.
Contudo, há situações em que esse comportamento é menos previsível e, ocasionalmente, a própria estrela consegue sobreviver. A forma da órbita original da estrela, sua composição química, massa e outros fatores exercem influência no desdobramento do último estágio de destruição.
“Há inúmeras facetas que ainda não foram totalmente compreendidas”, declara Liodakis.
“Nos últimos anos, temos presenciado um aumento significativo no número de eventos similares que podemos estudar, porém, acredito que ainda temos um longo caminho a percorrer antes de alcançarmos uma compreensão abrangente dos acontecimentos que ocorrem em estreita proximidade com o buraco negro.”
Especificamente, astrônomos como Liodakis e seus colegas buscam compreender como a estrela que passa por espaguetificação forma um disco de acreção, bem como os mecanismos que desencadeiam os jatos relativísticos. O estudo desses eventos tem o potencial de fornecer insights valiosos para desvendar algumas das incógnitas existentes.
Colisão de Fluxo de Plasma Consigo Mesmo
Ao testemunharem o evento de ruptura das marés em junho de 2020, Liodakis e seus colegas utilizaram um instrumento denominado polarímetro, projetado para medir se as ondas de luz provenientes de uma fonte estão alinhadas de maneira consistente.
Geralmente, os picos e vales das ondas de luz apresentam orientações aleatórias, com algumas ondulando verticalmente, outras oscilando horizontalmente ou em diagonal.
No entanto, ao serem polarizadas por uma tela de computador, todas as ondas são alinhadas na mesma direção, horizontalmente da esquerda para a direita. A luz proveniente da estrela espaguete exibiu uma polarização significativa.
Normalmente, a detecção de luz polarizada indicaria a presença de um jato relativístico, que consiste em um fluxo de plasma, um gás quente eletricamente carregado, sendo expelido para o espaço em velocidades próximas à velocidade da luz.
Buracos negros supermassivos são entidades vorazes que ocasionalmente liberam parte do material consumido; pode-se fazer uma analogia entre os jatos relativísticos e um fenômeno astrofísico semelhante a um vômito projetado, porém de forma extremamente impressionante.
Entretanto, nesse caso específico, o buraco negro supermassivo em questão não exibia essa característica de ejeção de material a velocidades próximas à da luz.
Quando Liodakis e seus colegas investigaram a galáxia em comprimentos de onda de raios-X e posteriormente em comprimentos de onda muito mais longos, como ondas de rádio, eles não observaram qualquer evidência desses jatos relativísticos.
Liodakis e seus colegas conduziram simulações computacionais para investigar os processos que poderiam ter dado origem à luz observada durante a dissipação da estrela.
Surpreendentemente, suas descobertas revelaram uma sequência de eventos bastante dramática, mesmo levando em consideração os padrões reconhecidamente impressionantes associados a buracos negros supermassivos e estrelas agonizantes.
Ao contrário do que era esperado, os resquícios da estrela não se consolidaram rapidamente em um disco de acreção em espiral ao redor do buraco negro supermassivo. Em vez disso, o fluxo intenso de plasma formou uma espécie de circunferência ao redor do buraco negro, colidindo posteriormente com a própria cauda do fluxo.
“O campo magnético presente na estrela não desaparece de forma mágica. Quando ocorre a interrupção, ele se mantém carregado com o plasma”, explica Liodakis.
Simulações computacionais demonstram que poderosas ondas de choque, como aquelas geradas quando um fluxo de plasma se curva e colide consigo mesmo, têm a tendência de amplificar o campo magnético.
Quando partículas carregadas de plasma interagem com um campo magnético intenso, elas emitem o que é conhecido como radiação síncrotron, que é caracterizada por ser altamente polarizada.
Entretanto, o intenso clarão de luz apresentou uma duração limitada.
“Após aproximadamente oito meses, seu brilho já era inferior ao da galáxia hospedeira”, afirma Liodakis, que estima que tenha levado cerca de um ano para que os remanescentes finais da estrela desaparecessem completamente no interior do buraco negro.
A magnitude da estranheza desse fenômeno é notável
Liodakis e seus colaboradores têm a expectativa de desvendar se todos os discos de acreção que circundam buracos negros supermassivos tiveram um início tão turbulento, ou se houve algo peculiar em relação a essa estrela específica ou a este buraco negro supermassivo em particular.
“Realizamos mais algumas medições de polarização de fontes e não encontramos nenhum caso com níveis tão elevados de polarização”, declara Liodakis.
A equipe registrou a ocorrência de alguns eventos adicionais de perturbação de maré desde 2020, porém, segundo Liodakis, o número total ainda é inferior a dez.
Ele manifesta o desejo de identificar e estudar uma quantidade significativamente maior de eventos semelhantes. No futuro, telescópios como o Observatório Vera Rubin têm o potencial de auxiliar nesse sentido.
“Nosso objetivo é realizar medições em quantidade suficiente para obter uma amostra estatisticamente significativa e, assim, obter informações sobre as propriedades polarizadas da população estudada”, afirma Liodakis.
