Buracos negros podem temporariamente trazer estrelas mortas de volta à vida

O que acontece quando uma estrela morta se encontra com um buraco negro? A resposta parece ser um breve despertar zumbi, de acordo com um novo artigo.

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Uma equipe de cientistas estava interessada em como anãs brancas — objetos densos e pequenos que, acredita-se, se formam quando estrelas maiores ficam sem combustível — interagem em torno de buracos negros com peso de uma a dez mil vezes a massa do Sol, também chamados de buracos negros de massa intermediária. Acontece que, pelo menos de acordo com esses novos cálculos, essas anãs brancas poderiam se reacender em uma explosão como de supernova, gerando elementos mais pesados. Talvez um dia os físicos consigam observar os resultados dessas explosões.

“As rupturas das marés de estrelas anãs brancas por buracos negros de massa intermédiaria são eventos cósmicos complexos e violentos, capazes de gerar energias eletromagnéticas e de ondas gravitacionais observáveis significativas”, escrevem os autores no estudo aceito para publicação no The Astrophysical Journal.

Os pesquisadores construíram uma simulação física desses dois objetos passando um pelo outro. Eles apontam que essas simulações dependem de muito poder computacional, exigindo uma compreensão de toda a matéria em movimento, magnetismo, radiação e gravidade no sistema. “Não consideramos campos magnéticos ou radiação neste trabalho”, eles escreveram, mas ainda incluem um tratamento completo dos efeitos das reações nucleares, assim como a gravidade do buraco negro, incluindo não apenas as leis mais simples da física elaboradas por Isaac Newton, mas também a teoria da relatividade geral, de Albert Einstein.

Aproximações curtas entre esses dois objetos resultariam em reações nucleares na anã branca em todos os cálculos do grupo. As explosões foram muito parecidas com as supernovas do tipo Ia, os tipos causados ​​por anãs brancas sugando a matéria de um anfitrião mais pesado e depois experimentando uma explosão em sua superfície. Mas, neste caso, o intenso puxão gravitacional do buraco negro na anã branca causa as explosões. Esses eventos de fusão nuclear podem levar à produção de elementos mais pesados ​​— especificamente, cálcio ou ferro. Basicamente, seria como se a estrela fosse temporariamente reacendida.

Essas interações também podem levar a explosões de ondas gravitacionais que experimentos futuros, como as espaçonaves do LISA, poderiam detectar, mas os sinais seriam raros. “Embora esses sinais estejam dentro da faixa de frequência do LISA, as amplitudes são suficientemente pequenas para não serem observadas, exceto a distâncias das fontes dentro de 33 mil a 333 mil anos-luz, o que, se as estimativas atuais da (anã branca a buracos negros de massa intermediária) taxa de ruptura … estiverem corretas, seriam eventos extremamente raros”, escrevem os autores no artigo.

Para K.E. Saavik Ford, professora da Faculdade Comunitária Borough of Manhattan, da Universidade da Cidade de Nova York, e pesquisador associado no Museu Americano de História Natural, essa é uma bela pesquisa, conforme avaliou em entrevista ao Gizmodo por e-mail. “Esta é uma explicação potencial para um tipo incomum de fonte ‘transiente’ ou temporária — uma que aparece e depois desaparece —, que contém quantidades substanciais de cálcio, mas não tanto ferro ou níquel, como poderíamos esperar em supernova típica gerada por uma anã branca (supernovas de tipo Ia)”, ela escreveu. Essas supernovas geram muito ferro, mas, às vezes, os astrônomos veem eventos com menos ferro e mais cálcio. Talvez esses encontros entre anãs brancas e buracos negros estejam causando esses eventos.

Mas Ford apontou que poderiam haver outras maneiras de produzir “transientes ricas em cálcio” em que cientistas ainda não pensaram. Ela também mencionou que “a simulação termina apenas dois segundos do momento mais violento, enquanto observamos supernovas ao longo de meses”. O que de fato aconteceria pode ser mais complicado do que o que o estudo prevê, ela disse.

Ainda assim, o artigo também pode oferecer uma outra maneira de potencialmente identificar buracos negros de massa intermediária. Como já escrevemos no Gizmodo, existem provas convincentes, mas nada que seja uma maravilha, apontando para se esses buracos negros de massa intermediária, mais massivos que uma estrela bem pesada e mais leves que os buracos negros de supernovas no centro das galáxias, realmente existem.

O telescópio Swift talvez já tenha observado uma interação entre um buraco negro de massa intermediária e uma anã vermelha na forma de uma explosão de raio-gama chamada GRB060218.

Em outras palavras, talvez consigamos ver esses despertares zumbi a partir do nosso planeta.

[ApJ]

Imagem do topo: imagem conceito de um buraco negro engolindo uma estrela. Créidto: NASA JPL/Caltech