A ilustração mostra um disco de detritos estelares em torno do buraco negro no canto superior esquerdo. A longa cauda de detritos estelares ejetados se estende para a direita, se distanciando do buraco negro.

Quando uma estrela chega muito perto de um buraco negro, a intensa gravidade dos buracos negros resulta em forças de maré que podem despedaçar a estrela. Nestes eventos, chamados de perturbações de maré, alguns dos detritos estelares são arremessados ​​para fora a velocidades elevadas, enquanto o restante cai no buraco negro. Isto provoca uma distinta labareda de raio-X que pode durar anos.

Uma equipe de astrônomos, incluindo vários da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos, tem observado um evento de perturbação de marés em uma galáxia que se encontra cerca de 290 milhões de anos luz da Terra. O evento é a perturbação de maré mais próxima descoberta na última década, e é descrita em um artigo publicado na edição de 22 de outubro de 2015 da revista “Nature”.

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“Estes resultados suportam algumas das nossas ideias mais recentes sobre a estrutura e evolução de eventos de perturbação de maré”, disse o co-autor Coleman Miller, professor de astronomia na Universidade de Maryland e diretor do Joint Space-Science Institute, ao site Phys.org. “No futuro, as perturbações de maré podem nos fornecer laboratórios para estudar os efeitos de extrema gravidade”.

A descoberta

O All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) – um projeto de baixo custo dedicado ao monitoramento fotométrico constante de todo o céu disponível – descobriu originalmente esta perturbação das marés, conhecida como ASASSN-14li, em novembro de 2014. O evento ocorreu perto de um buraco negro supermassivo no centro da galáxia PGC 043234. Outros estudos, usando o Observatório de Raios-X Chandra da NASA, o satélite Swift da NASA, e o satélite XMM-Newton da Agência Espacial Europeia, forneceram uma imagem mais clara analisando as emissões de raios-X da perturbação da maré.

“Temos visto evidências de algumas perturbações das marés ao longo dos anos e temos desenvolvido uma série de ideias sobre o que se passa”, explica o pesquisador líder no estudo, Jon Miller, professor de astronomia na Universidade de Michigan. “Esta é a melhor chance que tivemos até agora para realmente entender o que acontece quando buracos negros despedaçam uma estrela”.

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Depois que uma estrela é destruída por uma perturbação das marés, as intensas forças gravitacionais do buraco negro atraem a maioria dos restos da estrela. O atrito aquece estes detritos, gerando enormes quantidades de radiação de raios-X. Seguindo essa onda de raios-X, a quantidade de luz diminui à medida que o material estelar cai para além do horizonte do evento do buraco negro – o ponto além do qual nenhuma luz ou outras informações podem escapar.

Muitas vezes o gás cai em direção a um buraco negro espiralando para dentro dele e formando um disco. Mas o processo que cria estas estruturas em formato de disco, conhecidas como discos de acreção, permanece um mistério. Ao observar a ASASSN-14li, a equipe de astrônomos conseguiu testemunhar a formação de um disco de acreção no momento em que ela acontecia, observando a luz de raios-X em diferentes comprimentos de onda e acompanhando como essas emissões mudavam ao longo do tempo.

O que acontece quando o buraco negro despedaça estrela

Os pesquisadores determinaram que a maioria dos raios-X são produzidos por materiais que estão extremamente próximos do buraco negro. Na verdade, o material mais brilhante pode ocupar a menor órbita estável possível. Porém, os astrônomos estão igualmente interessados em saber o que acontece com o gás que não é puxado para além do horizonte do evento, mas, em vez disso, é ejetado para longe do buraco negro.

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“O buraco negro despedaça a estrela e começa a engolir o material muito rapidamente, mas não acaba aí”, conta o co-autor Jelle Kaastra, astrônomo do Instituto de Pesquisas Espaciais, na Holanda. “O buraco negro não pode manter esse ritmo então um pouco daquele material”.

Os dados de raios-X também sugerem a presença de um vento se afastando do buraco negro, transportando gás estelar para fora. No entanto, este vento não chega a se mover rápido o suficiente para escapar do alcance gravitacional do buraco negro. Uma possível explicação para a baixa velocidade do vento é que este gás da estrela destruída segue uma órbita elíptica em torno do buraco negro, e viaja mais lentamente quando atinge a maior distância do buraco negro, nos extremos desta órbita elíptica.

“Este resultado destaca a importância de observações multi-comprimento de onda”, explica a co-autora Suvi Gezari, professora assistente de astronomia na Universidade de Maryland. “Mesmo que o evento tenha sido descoberto com um telescópio de rastreio óptico, observações de raios-X imediatas foram fundamentais na determinação da temperatura característica e do raio da emissão e na captura das assinaturas de um escoamento”.

Os astrônomos esperam encontrar e estudar mais eventos como a ASASSN-14li para que possam continuar a testar modelos teóricos sobre como os buracos negros afetam os ambientes ao seu redor, ao mesmo tempo em que aprendem mais sobre o que os buracos negros fazem para quaisquer estrelas ou outros corpos que passem muito perto deles. [Phys.org, Nature]

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