Os astrónomos podem ter testemunhado o nascimento de um novo buraco negro na nossa galáxia vizinha, oferecendo um dos vislumbres mais claros de como algumas estrelas colapsam silenciosamente nestes abismos cósmicos, sem os habituais fogos de artifício de uma explosão.
Enquanto vasculhava dados de arquivo da missão NEOWISE da NASA, uma equipe liderada pelo astrônomo Kishalay De da Universidade de Columbia descobriu que uma das estrelas mais brilhantes do Galáxia de Andrômeda misteriosamente brilhou há mais de uma década, desapareceu dramaticamente e depois desapareceu de vista. A estrela, denominada M31-2014-DS1, fica a cerca de 2,5 milhões de anos-luz de distância. Terra e pesava apenas 13 vezes a massa do nosso sol — relativamente leve para os padrões típicos de formação de buracos negros, de acordo com a pesquisa de De e colegas.
Se esta detecção se mantiver, acrescentou ele, “então significa realmente que existem muito mais buracos negros por aí do que previmos até agora”.
Antes de desaparecer, a estrela brilhava cerca de 100.000 vezes mais que o nosso sol. De comparou sua proeminência a Betelgeuseuma supergigante vermelha bem estudada que marca o ombro direito da constelação de Órion.
Se Betelgeuse desaparecesse do céu ao longo de alguns anos, disse De, “isso seria realmente chocante e perturbador para nós aqui na Terra, porque de repente Orion não teria a aparência que tem”.
De e sua equipe notaram pela primeira vez o comportamento estranho do M31-2014-DS1 nos dados da missão NEOWISE. Por volta de 2014, segundo o novo artigo da equipa, a estrela brilhou na luz infravermelha, depois começou a diminuir acentuadamente em 2016 e, em 2023, tinha efetivamente desaparecido – desvanecendo-se para cerca de um décimo milésimo do seu brilho original.
De disse que estava sentado em frente a um computador no Observatório Keck no Havaí em 2023, coletando observações de acompanhamento da estrela quando percebeu que algo não batia certo.
“Lembro-me do momento em que apontamos o telescópio para esta estrela – só que a estrela não estava lá”, lembrou. Observações adicionais do Telescópio Espacial Hubble e outros observatórios terrestres confirmaram que a estrela realmente havia desaparecido. “Foi quando tudo deu certo”, disse De. “Estrelas tão brilhantes e massivas não desaparecem aleatoriamente na escuridão.”
De acordo com uma teoria importante, os buracos negros formam-se quando estrelas massivas esgotam o seu combustível nuclear, desencadeando uma supernova explosiva que lança as camadas exteriores da estrela para o espaço, deixando para trás uma densa estrela de neutrões ou um buraco negro. M31-2014-DS1, no entanto, parece ter formado um buraco negro sem tais fogos de artifício.
“Há dez anos, se alguém dissesse que uma estrela de 13 massas solares se transformaria num buraco negro, ninguém acreditaria nisso”, disse De. “Estava completamente fora do que era considerado a norma.”
De e seus colegas suspeitam que o núcleo pequeno e densamente compactado de M31-2014-DS1 entrou em colapso em um buraco negro em questão de horas. O que os astrónomos ainda conseguem ver não é a estrela em si, mas um brilho fraco na luz infravermelha produzido pelos restos de poeira e gás que giram em torno do buraco negro recém-nascido.
Esse material está se movendo rápido demais para cair direto, disse De, formando em vez disso um disco giratório que alimenta lentamente o buraco negro ao longo do tempo – muito parecido com a água girando em torno do ralo de uma banheira antes de finalmente escorregar. Nas próximas décadas, espera-se que o sinal infravermelho diminua de forma constante à medida que mais detritos restantes espiralam para dentro e desaparecem.
Como a Galáxia de Andrômeda está relativamente próxima em termos cósmicos, os detritos desbotados devem permanecer visíveis para observatórios poderosos como o Telescópio Espacial James Webb (JWST), De disse. Mas imaginar diretamente o próprio buraco negro – como o Telescópio Horizonte de Eventos fez para buracos negros muito maiores – não é possível neste caso, pelo menos com a tecnologia atual, dado o pequeno tamanho do objeto.
No ano passado, a equipe reuniu dados adicionais do JWST, cuja poderosa visão infravermelha revelou que o buraco negro permanece fortemente envolto no material externo da estrela, de acordo com um estudo. pré-impressão postado no arXiv em 9 de janeiro.
Para testar ainda mais sua conclusão, os pesquisadores também usaram o Observatório de raios X Chandra para procurar a radiação de alta energia esperada do gás quente perto do buraco negro. Nenhum raio X foi detectado, mas isso era esperado, disse De, porque o gás circundante é atualmente muito denso para permitir que a radiação escape para o espaço.
Com o tempo, à medida que mais material cai para dentro e o ambiente gradualmente se limpa, De espera que os telescópios possam eventualmente detectar raios X “emergindo de dentro daquela bagunça que existe agora”, potencialmente revelando o buraco negro mais diretamente.
As descobertas também oferecem um novo modelo para a descoberta de eventos semelhantes, dizem os pesquisadores. Em vez de monitorizar meticulosamente milhares de milhões de estrelas em galáxias próximas para ver quais desaparecem subitamente, os astrónomos podem procurar breves explosões infravermelhas – possíveis sinais de alerta de que uma estrela está prestes a sofrer um colapso silencioso como o M31-2014-DS1.
“Isso é essencialmente o mais próximo que podemos chegar da morte de uma estrela massiva”, disse De. “No final das contas, acho que isso nos ensina muito mais sobre a física estelar ao não explodir.”
Um estudo sobre esta estrela é relatado em um papel publicado quinta-feira (12 de fevereiro) na revista Science.
