Nascido na luz, em rumo à escuridão

O que sabemos sobre o nascimento de um buraco negro tem-se alinhado tradicionalmente com a nossa perceção dos próprios buracos negros: escuros, misteriosos e assustadoramente silenciosos, apesar da sua massa e influência. Os buracos negros de massa estelar nascem do colapso gravitacional final de estrelas massivas com várias dezenas de vezes a massa do nosso Sol que, ao contrário das estrelas menos massivas, não produzem brilhantes explosões de supernova.

Ou, pelo menos, era o que os astrónomos pensavam anteriormente, porque ninguém tinha observado em tempo real o colapso de uma estrela massiva que conduzisse a uma supernova e formasse um buraco negro. Isto é, até uma equipa de investigadores da Universidade de Quioto ter relatado as suas observações de SN 2022esa.

A equipa de Quioto interrogava-se se todas as estrelas massivas – aquelas que têm pelo menos 30 vezes a massa do Sol – morriam calmamente sem uma explosão de supernova ou se, em alguns casos, eram acompanhadas por uma explosão energética e brilhante, um tipo especial de supernova. Os astrónomos descobriram então uma supernova da classe Ic-CSM que parecia ser uma explosão de uma estrela Wolf-Rayet, que são tão incompreensivelmente massivas e luminosas que os astrónomos pensam serem as progenitoras da formação de buracos negros.

Para investigar a natureza desta supernova peculiar, a equipa de investigação utilizou o telescópio Seimei, em Okayama, e o telescópio Subaru, no Hawaii. A equipa foi capaz de observar e classificar SN 2022esa como uma supernova do tipo Ic-CSM, demonstrando que o nascimento de um buraco negro não é necessariamente silencioso, uma vez que esta pôde ser observada com sinais eletromagnéticos.

Descobriram também outra coisa: a supernova mostra um período claro e estável de cerca de um mês na evolução da sua curva de luz, o que levou a equipa a concluir que tinha sido criada por erupções periódicas estáveis do sistema estelar, uma vez por ano, antes da explosão. Tal periodicidade estável só é possível num sistema binário, pelo que a progenitora deve ter sido uma estrela Wolf-Rayet formando um binário com outra estrela massiva, ou até um buraco negro. O destino de um tal sistema, determinaram, deve ser um buraco negro binário.

“Os destinos das estrelas massivas, o nascimento de um buraco negro, ou mesmo um buraco negro binário, são questões muito importantes em astronomia”, diz o primeiro autor Keiichi Maeda. “O nosso estudo fornece uma nova direção para compreender toda a história evolutiva das estrelas massivas em direção à formação de buracos negros binários”.

Este estudo também demonstra os benefícios da utilização de dois telescópios diferentes que possuem propriedades diferentes de observação. Neste caso, a flexibilidade e prontidão do Seimei, combinadas com a elevada sensibilidade do Subaru, revelaram-se uma combinação eficaz. A equipa planeia continuar a realizar investigação utilizando ambos os telescópios nos próximos anos.

“Esperamos fazer muitas descobertas interessantes acerca da natureza dos transientes astronómicos e explosões como as de supernova”, diz Maeda.

// Universidade de Quioto (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Publications of the Astronomical Society of Japan)

Saiba mais:

SN 2022esa:
TNS

Supernova do Tipo Ic-CSM (Ic with CircumStellar Material):
Wikipedia

Estrelas Wolf-Rayet:
Wikipedia

Buraco negro:
Wikipedia
Buraco negro de massa estelar (Wikipedia)

Telescópio Seimei:
Observatório de Okayama

Telescópio Subaru:
NAOJ
Wikipedia