Os buracos negros são-nos invisíveis, a não ser que interajam com outro objeto. Alguns comem continuamente gás e poeira e parecem brilhar à medida que a matéria cai na sua direção. Mas outros buracos negros ficam à espera, secretamente, e durante anos, até que uma estrela se aproxime o suficiente para a devorar.

Um novo estudo que utiliza dados espaciais e terrestres da NASA, da ESA e de outras instituições, descreve três exemplos extremos de buracos negros supermassivos que se alimentam de estrelas massivas. Estes eventos libertaram mais energia do que 100 supernovas e representam o tipo mais energético de explosão cósmica, descoberto até agora, desde o Big Bang.

Cada buraco negro supermassivo situa-se no centro de uma galáxia distante e aumentou subitamente de brilho quando destruiu uma estrela três a dez vezes mais massiva do que o nosso Sol. O brilho manteve-se durante vários meses.

Os cientistas descrevem estas ocorrências raras como uma nova categoria de acontecimentos cósmicos designados por "transientes nucleares extremos". A procura de mais destes transientes nucleares extremos pode ajudar a desvendar alguns dos maiores buracos negros supermassivos do Universo que normalmente estão silenciosos.

"Estes eventos são a única forma de nos focarmos sobre buracos negros massivos que, de outra forma, estariam inativos", disse Jason Hinkle, estudante da Universidade do Hawaii e principal autor de um novo artigo científico publicado na revista Science Advances que descreve este fenómeno.

Estes acontecimentos libertam enormes quantidades de radiação altamente energética nas regiões centrais das suas galáxias hospedeiras. "Isto tem implicações para os ambientes em que estes eventos estão a ocorrer", disse Hinkle. "Se as galáxias têm estes eventos, são importantes para as próprias galáxias".

A destruição das estrelas produz uma luz altamente energética que demora mais de 100 dias a atingir o pico e depois mais de 150 dias a diminuir para metade do seu máximo. A forma como a radiação altamente energética afeta o ambiente resulta em emissões de baixa energia que os telescópios também podem detetar.

Um destes eventos de destruição de estrelas, apelidado de "Barbie" devido ao seu identificador de catálogo, ZTF20abrbeie, foi descoberto em 2020 pelo ZTF (Zwicky Transient Facility) no Observatório Palomar do Caltech, no estado norte-americano da Califórnia, e documentado em dois estudos de 2023. Os outros dois buracos negros foram detetados pela missão Gaia da ESA em 2016 e 2018 e foram estudados em pormenor neste novo artigo científico.

Esta ilustração mostra um fluxo brilhante de material de uma estrela que está a ser devorada por um buraco negro supermassivo. Quando uma estrela passa a uma certa distância de um buraco negro - suficientemente perto para ser perturbada gravitacionalmente - o material estelar é esticado e comprimido à medida que cai no buraco negro. Crédito: NASA/JPL-Caltech

O Observatório Neil Gehrels Swift da NASA foi fundamental para confirmar que estes eventos deviam estar relacionados com buracos negros e não com explosões estelares ou outros fenómenos. A forma como os raios X, a radiação ultravioleta e a luz ótica subiram e diminuíram de intensidade ao longo do tempo foi como uma impressão digital que corresponde à de um buraco negro a dilacerar uma estrela.

Os cientistas também utilizaram dados do WISE da NASA, que funcionou de 2009 a 2011 e foi depois reativado como NEOWISE e aposentado em 2024. No âmbito da missão WISE, a nave espacial mapeou o céu em comprimentos de onda infravermelhos, encontrando muitos novos objetos distantes e fenómenos cósmicos. No novo estudo, os dados da missão ajudaram os investigadores a caracterizar a poeira no ambiente de cada buraco negro. Vários observatórios terrestres também contribuíram para esta descoberta, incluindo os telescópios do Observatório W. M. Keck e os levantamentos ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System), Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) e CRTS (Catalina Real-Time Transient Survey).

"O que acho tão excitante neste trabalho é o facto de estarmos a empurrar os limites superiores daquilo que entendemos serem os ambientes mais energéticos do Universo", disse Anna Payne, cientista do STScI (Space Telescope Science Institute) e coautora do estudo, que ajudou a procurar as impressões digitais químicas destes eventos com o Telescópio de 2,2 metros da Universidade do Hawaii.

Os resultados complementam observações recentes do Telescópio Espacial James Webb da NASA, que mostram como os buracos negros supermassivos se alimentam e crescem no Universo primitivo. Mas como apenas 10% dos primeiros buracos negros se alimentam ativamente de gás e poeira, os transientes nucleares extremos - ou seja, o apanhar de um buraco negro supermassivo a "comer" uma estrela massiva - são uma forma diferente de encontrar buracos negros no Universo primitivo.

Eventos como estes são tão brilhantes que podem ser visíveis mesmo no Universo distante e primitivo. O Swift mostrou que os transientes nucleares extremos emitem a maior parte da sua radiação no ultravioleta. Mas à medida que o Universo se expande, essa luz é esticada para comprimentos de onda mais longos e passa para o infravermelho - exatamente o tipo de radiação que o futuro Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA foi concebido para detetar.

Com a sua poderosa sensibilidade infravermelha e o seu amplo campo de visão, o Roman poderá detetar estas raras explosões de há mais de 12 mil milhões de anos, quando o Universo tinha apenas um-décimo da sua idade atual. Com lançamento previsto para 2027, e potencialmente já no outono de 2026, o Roman poderá descobrir muitos mais destes eventos dramáticos e fornecer uma nova forma de explorar como as estrelas, galáxias e buracos negros foram formados e evoluíram ao longo do tempo.

"Podemos pensar nestes três objetos como modelos para saber o que procurar no futuro", disse Payne.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Universidade do Hawaii (comunicado de imprensa)
// Observatório W. M. Keck (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Science Advances)

Quer saber mais?

Buraco negro supermassivo:
Wikipedia

ZTF (Zwicky Transient Facility):
Caltech
ipac
Wikipedia

Observatório Palomar:
Página principal
Wikipedia

Gaia:
ESA
Página da ESA para a comunidade científica
Arquivo de dados do Gaia (ESA)
Wikipedia

Observatório Neil Gehrels Swift:
NASA
Wikipedia

WISE (ou NEOWISE):
NASA
ipac
Wikipedia

Observatório W. M. Keck:
Página principal
Wikipedia

Sistema de alertas ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System):
Página principal
Wikipedia

Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System):
STScI
Universidade do Hawaii
Wikipedia

CRTS (Catalina Real-Time Transient Survey):
Caltech
Wikipedia

RST ([Nancy Grace] Roman Space Telescope):
NASA
Wikipedia
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