Uma vez que algo passa pelo horizonte de eventos de um buraco negro – o chamado ponto de não retorno – ele fica lá, para sempre. No entanto, pesquisadores demonstraram que um buraco negro pode gerar energia e, agora, explicaram como isso acontece em um sistema binário, com um buraco negro e uma estrela de nêutrons.
Para isso, os especialistas analisaram a erupção de raios gama mais poderosa que já foi detectada, a GRB 190114C, que ocorreu em janeiro de 2019, com cerca de um trilhão de elétron-volts (1 TeV), a 4,5 bilhões de anos-luz de distância. De acordo com o astrofísico Remo Ruffini, um dos autores do novo estudo, “a luminosidade dos raios gama, no intervalo de tempo do evento, é tão grande quanto a luminosidade de todas as estrelas do Universo”. Para o Science Alert, ele disse que “essa explosão foi alimentada por buracos negros de massa estelar, através de um mecanismo até agora desconhecido”.
Em 2020, Ruffini e sua equipe descobriram uma solução para esse mecanismo – um processo que eles chamaram de hipernova orientada por um sistema binário, que começa com uma estrela de carbono-oxigênio no final de sua vida e uma estrela de nêutrons. Quando a estrela de carbono-oxigênio se transforma em supernova, o material ejetado pode ser rapidamente sugado pela estrela de nêutrons companheira. Assim, essa companheira colapsa em um buraco negro, que lança uma erupção de raios gama, bem como jatos de material de seus polos quase à velocidade da luz.
No novo estudo, a equipe se concentrou em explicar o mecanismo que resulta nessa explosão de raios gama de alta energia. “Um buraco negro em rotação, interagindo com um campo magnético circundante, cria um campo elétrico que acelera os elétrons do ambiente para energias ultra-altas levando a radiação de alta energia e raios cósmicos”, explicou o autor.
A estrela de carbono-oxigênio se transforma em supernova, enquanto o núcleo colapsa em uma estrela de nêutrons; parte desse material ejetado cai de volta na estrela de nêutrons recém-formada, produzindo um brilho de raios-X. Parte do material também cai sobre a estrela de nêutrons, empurrando-a além do limite de massa para formar um buraco negro – esse processo leva apenas 1,99 segundo. Em seguida, o material continua a cair no buraco negro recém-formado, produzindo uma erupção de raios gama de 1,99 a 3,99 segundos.
Finalmente, mais material caindo no buraco negro resulta na formação de jatos e radiação gama na faixa de gigaelétron-volt, a partir da extração de energia rotacional. “Uma longa marcha de sucessivos progressos teóricos e novas descobertas físicas usando observações de erupções de raios gamas trouxeram esse resultado que era esperado há cerca de 50 anos pela astrofísica”, comemora Ruffini.
Ainda que a teoria gere controvérsias entre os cientistas, pesquisadores já sugeriram anteriormente que é possível extrair essa energia por meio de partículas no momento em que elas tentam escapar do horizonte de eventos. De qualquer forma, com os avanços nesse campo, será possível comprovar, ou não, essa possibilidade.