Cientistas desvendam mistério dos 'arrotos' de buracos negros

Cientistas descobriram quando buracos negros supermassivos lançam poderosos jatos de matéria após despedaçar uma estrela. As emissões, comparadas a “arrotos” cósmicos, ocorrem em duas fases específicas do ciclo de alimentação desses objetos.

O padrão ajuda a explicar por que alguns jatos são detectados cerca de um ano após a destruição da estrela, enquanto outros aparecem somente três ou até cinco anos depois.

A descoberta foi feita a partir da análise de 20 eventos de ruptura de maré, fenômeno que ocorre quando uma estrela se aproxima demais de um buraco negro e é destruída por sua intensa força gravitacional. Os resultados foram publicado na revista científica Nature Astronomy.

O que acontece quando um buraco negro destrói uma estrela?

Apesar de serem conhecidos por capturar matéria, buracos negros não necessariamente engolem tudo o que se aproxima deles. Quando uma estrela chega perto o suficiente, a diferença da força gravitacional exercida sobre suas partes pode esticá-la e destruí-la. O fenômeno é conhecido como evento de ruptura de maré.

Esse processo pode produzir a chamada espaguetificação, na qual a estrela é alongada pela gravidade extrema. Segundo Goodwin, apenas cerca de metade do material de uma estrela que se aproxima demais acaba sendo engolida pelo buraco negro.

Parte do restante pode ser expelida em jatos e fluxos que percorrem grandes distâncias. Essas ejeções podem ser tão intensas que chegam a influenciar a evolução das galáxias onde ocorrem.

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Até agora, porém, havia uma questão em aberto: por que alguns jatos apareciam cerca de um ano após a destruição da estrela, enquanto outros demoravam três ou cinco anos?

Jatos de matéria são liberados em duas fases

Para investigar o fenômeno, os pesquisadores analisaram 20 eventos de ruptura de maré envolvendo buracos negros supermassivos, que podem ter de centenas de milhares a bilhões de vezes a massa do Sol.

A equipe utilizou observações feitas por radiotelescópios, já que as ondas de rádio permitem acompanhar os jatos e fluxos de matéria à medida que se afastam.

Os resultados revelaram dois momentos distintos para a liberação dessas estruturas. O primeiro ocorre quando o buraco negro está consumindo matéria em uma taxa muito elevada. O segundo aparece centenas ou milhares de dias depois, quando essa alimentação diminui para aproximadamente 2% da taxa máxima na qual o objeto consegue absorver matéria.

A identificação desse segundo estágio ajuda a explicar por que algumas ejeções só são observadas anos depois da destruição inicial da estrela.

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Mesmo padrão aparece em escalas muito diferentes

O limite identificado no segundo estágio já havia sido associado a erupções em buracos negros de massa estelar, muito menores, com aproximadamente 10 a 50 vezes a massa do Sol. O novo estudo encontrou um comportamento semelhante nos buracos negros supermassivos.

Os resultados indicam que esses objetos podem lançar jatos em pontos equivalentes de seus ciclos de alimentação, apesar das enormes diferenças de massa.

Sara Webb, astrofísica da Universidade de Swinburne que não participou do estudo, avaliou que os resultados conectam o comportamento observado em buracos negros supermassivos ao que já havia sido registrado em objetos de massa estelar, em uma escala muito menor.

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Descoberta pode ajudar a prever jatos de buracos negros

Identificar os momentos em que os jatos tendem a aparecer pode tornar as próximas observações mais precisas. Até agora, a grande diferença de tempo entre a destruição de uma estrela e algumas dessas ejeções dificultava determinar quando os telescópios deveriam voltar a observar determinado buraco negro.

Com o padrão identificado, os astrônomos poderão concentrar as observações nos períodos em que há maior probabilidade de lançamento dos jatos, reduzindo o tempo necessário de acompanhamento. Os pesquisadores também poderão investigar se a intensidade dessas ejeções está relacionada às propriedades dos próprios buracos negros.