O que leva um buraco negro a “explodir” de repente? Os cientistas têm uma ideia

Entrar em erupção repentinamente, emitindo massas de gás periódicas e depois regressar ao estado normal é um comportamento que ainda não tinha sido observado em buracos negros, mas que aconteceu a cerca de 800 milhões de anos-luz de distância.

Imagem artística de um buraco negro · Jose-Luis Olivares, MIT

Um buraco negro até então silencioso, localizado no centro de uma galáxia a cerca de 800 milhões de anos-luz de distância, entrou em erupção repentinamente, emitindo massas de gás a cada 8,5 dias, regressando depois ao seu estado normal.

Este “soluço periódico” é um comportamento novo que não tinha sido observado até agora em buracos negros, segundo os investigadores, que acreditam que a explicação mais provável se deve a um segundo buraco negro, mais pequeno, que gira em torno do central, impactando repetidamente o seu disco de gás. Esta situação faria com que o material fosse ejetado do disco de gás do buraco negro maior a cada 8,5 dias.

As descobertas deste “casal dançante” foram publicadas na revista Science Advances e questionam a imagem convencional dos discos de acreção - uma estrutura rotativa de matéria em torno do buraco negro - que se supunha serem discos de gás relativamente uniformes, noticiou esta quarta-feira a agência Efe.

De acordo com os resultados, o seu conteúdo pode ser mais variado, podendo incluir outros buracos negros e até estrelas inteiras, referiu, em comunicado, o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), que participou na investigação em conjunto com centros da República Checa, Itália e Reino Unido.

As descobertas surgiram de uma deteção automatizada feita pela ASAS-SN, uma rede de 20 telescópios robóticos localizados em vários locais dos hemisférios norte e sul, que monitoriza o céu uma vez por dia à procura de sinais de supernovas e outros fenómenos transitórios.

Em dezembro de 2020, detetaram uma explosão de luz numa galáxia localizada a cerca de 800 milhões de anos-luz de distância, numa parte do céu que até então estava relativamente calma e escura. Os investigadores decidiram então concentrar-se na explosão com o Nicer da NASA, um telescópio a bordo da Estação Espacial Internacional que monitoriza continuamente o céu à procura de explosões de raios X que possam indicar atividade de estrelas de neutrões, buracos negros e outros fenómenos gravitacionais extremos.

O fenómeno durou cerca de quatro meses antes de "desligar" e durante esse tempo a Nicer fez medições diárias das emissões de raios X da galáxia. Ao examinar os dados, a equipa notou um padrão curioso: quedas subtis, numa faixa muito estreita de raios X, que pareciam reaparecer a cada 8,5 dias.

Enquanto a equipa do MIT procurava uma explicação, um de seus cientistas, Dheeraj R. Pasham, deparou-se com um artigo de físicos teóricos da República Checa, que deduziram que, em teoria, seria possível que um buraco negro supermassivo central numa galáxia hospedasse um segundo buraco muito menor.

Esse menor poderia orbitar num ângulo em relação ao disco de acreção do seu companheiro maior e, ao fazê-lo, impactaria periodicamente o disco do buraco negro primário. No processo, uma coluna de gás seria liberada.

Ao ler o artigo, Pasham contactou a equipa checa para verificarem em conjunto: a explosão observada foi provavelmente o sinal de um segundo buraco negro, mais pequeno, orbitando um supermassivo central, impactando periodicamente o seu disco.

Os cientistas também suspeitam que um terceiro objeto – provavelmente uma estrela próxima – chegou demasiado perto do sistema e foi dilacerado pela imensa gravidade do buraco negro supermassivo, um evento denominado “perturbação das marés”.

Durante quatro meses, o buraco negro "banqueteou-se" com detritos estelares enquanto o segundo buraco negro continuou a orbitar. Ao passar pelo disco, ejetou uma massa muito maior do que o normal, que foi lançada em linha reta em direção ao telescópio Nicer.

Após inúmeras simulações, a explicação mais provável é um novo tipo de sistema “David-Golias”: um minúsculo buraco negro de massa intermediária orbitando um supermassivo.