Os astrônomos podem ter descoberto um novo tipo de história de sobrevivência: uma estrela que tinha uma escova com um buraco negro gigante e viveu para contar a história através de exclamações de raios-X.
Dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA e do XMM-Newton da ESA descobriram o relato que começou com uma estrela gigante vermelha vagando muito perto de um buraco negro supermassivo em uma galáxia a cerca de 250 milhões de anos-luz da Terra. O buraco negro, localizado em uma galáxia chamada GSN 069, tem uma massa de cerca de 400.000 vezes a do Sol, colocando-o na pequena extremidade da escala para buracos negros supermassivos.
Uma vez que o gigante vermelho foi capturado pela gravidade do buraco negro, as camadas externas da estrela contendo hidrogênio foram arrancadas e levadas para o buraco negro, deixando o núcleo da estrela – conhecida como anã branca – para trás.
“Na minha interpretação dos dados de raios-X, a anã branca sobreviveu, mas não escapou”, disse Andrew King, da Universidade de Leicester, no Reino Unido, que realizou este estudo. “Agora ele está preso em uma órbita elíptica ao redor do buraco negro, fazendo uma viagem cerca de uma vez a cada nove horas”.
À medida que a anã branca faz sua órbita quase três vezes ao dia, o buraco negro retira o material na sua aproximação mais próxima (não mais que 15 vezes o raio do horizonte de eventos – o ponto sem retorno – longe do buraco negro). O detrito estelar entra em um disco ao redor do buraco negro e libera uma rajada de raios-X que Chandra e XMM-Newton podem detectar. Além disso, King prevê que ondas gravitacionais serão emitidas pelo buraco negro e pelo par de anãs brancas, especialmente no ponto mais próximo.
Qual seria o futuro da estrela e sua órbita? O efeito combinado das ondas gravitacionais e uma mudança no tamanho da estrela à medida que perde massa deve fazer com que a órbita se torne mais circular e cresça em tamanho. A taxa de perda de massa diminui constantemente, assim como o aumento da distância da anã branca ao buraco negro.
“Vai se esforçar muito para fugir, mas não há escapatória. O buraco negro o comerá cada vez mais devagar, mas nunca para”, disse King. “Em princípio, essa perda de massa continuaria até e mesmo depois que a anã branca diminuísse até a massa de Júpiter, em cerca de um trilhão de anos. Essa seria uma maneira notavelmente lenta e complicada para o universo formar um planeta!”
Os astrônomos descobriram muitas estrelas que foram completamente destruídas por encontros com buracos negros (os chamados eventos de rompimento das marés), mas há muito poucos casos relatados de quase acidentes, onde a estrela provavelmente sobreviveu.
Encontros de pastoreio como esse devem ser mais comuns do que colisões diretas, dadas as estatísticas dos padrões de tráfego cósmico, mas eles podem ser facilmente perdidos por algumas razões. Primeiro, pode levar uma estrela sobrevivente mais massiva demais para concluir uma órbita em torno de um buraco negro para que os astrônomos vejam repetidas explosões. Outra questão é que buracos negros supermassivos que são muito mais massivos que o da GSN 069 podem engolir diretamente uma estrela, em vez de a estrela cair em órbitas onde periodicamente perdem massa. Nesses casos, os astrônomos não observariam nada.
“Em termos astronômicos, esse evento é visível apenas pelos nossos telescópios atuais por um curto período de tempo – cerca de 2.000 anos”, disse King. “Portanto, a menos que tenhamos uma sorte extraordinária de ter capturado este, pode haver muito mais que estamos perdendo. Esses encontros podem ser uma das principais maneiras de os buracos negros do tamanho do buraco no GSN 069 crescerem.”
King prevê que a anã branca tem uma massa de apenas dois décimos da massa do sol. Se a anã branca era o núcleo do gigante vermelho que estava completamente despojado de seu hidrogênio, deveria ser rico em hélio. O hélio teria sido criado pela fusão de átomos de hidrogênio durante a evolução do gigante vermelho.
“É notável pensar que a órbita, a massa e a composição de uma pequena estrela a 250 milhões de anos-luz de distância possam ser inferidas”, disse King.
King fez uma previsão com base em seu cenário. Como a anã branca está tão próxima do buraco negro, os efeitos da Teoria da Relatividade Geral significam que a direção do eixo da órbita deve oscilar, ou “precessar”. Essa oscilação deve se repetir a cada dois dias e pode ser detectável com observações suficientemente longas.
Publicado em 26/04/2020 21h30
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