NASA / CXC / M.Weiss
Ilustração artística de uma estrela que foi parcialmente afetada por um buraco negro gigante no sistema conhecido como AT2018fyk. Os astrónomos previram corretamente quando terminou o último lanche do buraco negro (detritos da estrela) e previram que o próximo começaria entre maio e agosto de 2025. Desde que a estrela sobreviva às perturbações, estas refeições deverão ocorrer a cada 3,5 anos.
Uma equipa de astrónomos apanhou um buraco negro gigante essencialmente “a limpar a boca e a afastar-se da mesa”, tendo conseguido determinar corretamente quando é que terminou a sua última refeição — e prever quando será o seu próximo lanche.
Utilizando novos dados do Observatório de raios X Chandra da NASA e do Observatório Neil Gehrels Swift, bem como do XMM-Newton da ESA, uma equipa de investigadores fez importantes progressos na compreensão de como — e quando — este buraco negro supermassivo consome material.
Este resultado baseia-se no estudo de um buraco negro supermassivo — com cerca de 50 milhões de vezes mais massa do que o Sol — no centro de uma galáxia situada a cerca de 860 milhões de anos-luz da Terra.
Em 2018, o levantamento ótico ASAS-SN (All Sky Automated Survey for SuperNovae) notou que este sistema se tinha tornado muito mais brilhante.
Depois de o observarem com o NICER e Chandra, ambos da NASA, e com o XMM-Newton, os investigadores determinaram que o aumento do brilho resultou de um “evento de perturbação de marés”, que indica que uma estrela foi completamente despedaçada e parcialmente ingerida depois de voar demasiado perto de um buraco negro.
Chamaram ao evento de perturbação de marés AT2018fyk.
Quando o material da estrela destruída se aproximou do buraco negro, aqueceu e produziu raios X e ultravioleta (UV). Estes sinais desvaneceram-se, sugerindo que não restava nada da estrela para o buraco negro digerir.
No entanto, cerca de dois anos mais tarde, os raios X e a luz ultravioleta da galáxia voltaram a ficar muito mais brilhantes.
De acordo com os astrónomos, a explicação mais plausível é que a estrela provavelmente sobreviveu ao agarrão gravitacional inicial do buraco negro e depois entrou numa órbita altamente elíptica com o buraco negro.
Durante a sua segunda aproximação ao buraco negro, mais material foi arrancado, produzindo mais raios X e luz UV.
NASA / SAO / Instituto Kavli - MIT; NSF / Legacy Survey / SDSS
Os dados de AT2018fyk, pelo Chandra, podem ser vistos no canto inferior direito desta imagem ótica que mostra uma vista mais abrangente da área.
Os resultados do estudo, liderado por Thomas Wevers, do STscI (Space Telescope Science Institute), em Baltimore, EUA, foram publicados em 2023 revista The Astrophysical Journal Letters.
“Inicialmente, pensámos que se tratava de um caso típico de um buraco negro que despedaça totalmente uma estrela”, disse Wevers. “Mas, em vez disso, a estrela parece estar a viver para morrer noutro dia.”
Com base no que aprenderam sobre a estrela e a sua órbita, Wevers e a sua equipa previram que a segunda refeição do buraco negro terminaria em agosto de 2023, e pediram tempo de observação ao Chandra para verificar.
“O sinal revelador do fim deste petisco estelar seria uma queda súbita nos raios X e é exatamente isso que vemos nas nossas observações do Chandra no dia 14 de agosto de 2023”, disse Dheeraj Pasham, do MIT, líder de um novo estudo sobre estes resultados.
“Os nossos dados mostram que, em agosto do ano passado, o buraco negro estava essencialmente a limpar a boca e a afastar-se da mesa”.
Novos dados obtidos pelo Chandra e pelo Swift após a conclusão do artigo científico de 2023 dão aos investigadores uma estimativa ainda melhor do tempo que a estrela demora a completar uma órbita e das futuras horas de refeição do buraco negro. Determinaram que a estrela se aproxima do buraco negro uma vez em cada três anos e meio.
“Pensamos que uma terceira refeição do buraco negro, se ainda restar alguma coisa da estrela, terá início entre maio e agosto de 2025 e durará quase dois anos”, disse Eric Coughlin, coautor do novo artigo, da Universidade de Syracuse, em Nova Iorque.
“Provavelmente, será mais um lanche do que uma refeição completa, porque a segunda refeição foi mais pequena do que a primeira e a estrela está a ser reduzida”, detalhou o investigador.
Os autores pensam que a estrela condenada tinha originalmente outra estrela como companheira à medida que se aproximava do buraco negro. No entanto, quando o par estelar se aproximou demasiado do buraco negro, a gravidade do buraco negro separou as duas estrelas. Uma entrou em órbita com o buraco negro e a outra foi projetada para o espaço a grande velocidade.
“A estrela condenada foi forçada a fazer uma mudança drástica de companheira – de outra estrela para um buraco negro gigante”, disse o coautor Muryel Guolo da Universidade Johns Hopkins em Baltimore. “A sua parceira estelar escapou, mas ela não”.
A equipa planeia agora continuar a seguir AT2018fyk durante o máximo de tempo possível para estudar o comportamento de um sistema tão exótico.
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