Estrela "mordida" por buraco negro escapa mas será "devorada" novamente

Uma estrela sobreviveu ao se aproximar de um buraco negro supermassivo, apenas para encará-lo outra vez três anos depois. O mesmo deve ocorrer nos próximos anos, dando aos astrônomos a oportunidade de estudar o buraco negro central de uma galáxia distante.

• Algo estranho aconteceu quando este buraco negro engoliu uma estrela
• Buraco negro devora uma estrela e aparece para telescópios

Quando uma estrela azarada passa perto demais de um buraco negro, as forças gravitacionais de seu algoz sugam seu material em um processo conhecido como evento de ruptura de maré (TDE, da sigla em inglês).

Durante o TDE, a estrela é espaguetificada — seu plasma é arrancado, triturado e esticado em filamentos que começam a girar ao redor do buraco negro, formando um disco de acreção. Esse disco brilhante de gás aquecido pode ser detectado pelos astrônomos, aparecendo como uma grande explosão.

Uma dessas explosões, chamada AT2018fyk, ocorreu em 8 de setembro de 2018 e foi detectado por instrumentos como o All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASASSN), o Swift, o XMM-Newton e o NICER.

O evento ocorreu no núcleo de uma galáxia localizada a 893 milhões de anos-luz de distância e apresentou um brilho incomum. Normalmente, os TDEs exibem um declínio suave no brilho ao longo de vários anos, mas este não foi o caso do AT2018fyk.

Cerca de 600 dias após a explosão do AT2018fyk, os raios-X emitidos pelo evento desapareceram muito mais rápido que o previsto. Outros 600 dias se passaram e o buraco negro repentinamente explodiu novamente.

Em um novo estudo, os astrônomos demonstram um modelo que pode explicar esse evento inusitado: a estrela, parte de um sistema binário dividido pelo buraco negro, sobreviveu à espaguetificação em sua primeira aproximação. Ainda presa à órbita do titã cósmico, retornou para sofrer uma nova ruptura de marés.

A primeira aproximação ocorreu ainda quando a estrela tinha uma companheira binária. Na ocasião, o buraco negro arremessou uma delas para longe com um “chute” gravitacional, dando-lhe a velocidade de 1.000 km/s, para fora da galáxia. A outra estrela, por sua vez, ficou fortemente ligada ao buraco negro, em uma órbita elíptica de 1.200 dias.

Mesmo presa à órbita do buraco negro, a segunda estrela não estava totalmente dentro do raio onde a TDE ocorre por completo. Com isso, apenas parte de seu material foi arrancado após a primeira aproximação, formando assim o disco de acreção brilhante.

Esse disco de acreção, no entanto, levou cerca de 600 dias para se formar ao redor do buraco negro. Quando os astrônomos viram a explosão formada pelo evento, a estrela já estava segura, perto do ponto mais distante de sua órbita.

Contudo, passados outros 600 dias, a estrela, agora resumida apenas a um núcleo denso, começou a se aproximar do buraco negro novamente e a roubar de volta quase todo o gás do disco de acreção. Isso fez com que a emissão de raios-X desaparecesse repentinamente.

Outra vez, a gravidade do buraco negro logo rouba mais material da estrela quando esta faz a passagem mais próxima, resultando em um novo disco de acreção após 600 dias. Isso fez o sistema brilhar novamente em raios-X.

Este ciclo de interações ajudou os astrônomos a determinar que o buraco negro tem uma massa quase 80 milhões de vezes a do Sol. Os próximos eventos de TDE nesta estrela também pode contribuir na compreensão sobre como os buracos negros supermassivos evoluíram.

No mês de agosto, a estrela — ou o que ainda sobrou dela — voltará a se aproximar do buraco negro, roubando material do disco de acreção e escurecendo as emissões de raios-X. Enquanto isso, o buraco negro sugará mais matéria da estrela e, após 600 dias (março de 2025), o novo disco de acreção fará o buraco negro brilhar novamente.

Claro, isso não vai durar para sempre: em algum momento, a estrela acabará perdendo massa o suficiente para se espaguetificar por completo. Quando isso acontecerá? Segundo o estudo, depende de quanta massa a estrela perde a cada aproximação. Se a perda for de apenas 1%, a estrela sobreviverá por muito outros encontros, mas caso seja de 10%, ela pode já ter sido destruída.

Fonte: The Astrophysical Journal Latters, Syracuse University, College of Arts and Sciences