Buraco negro mantém jato cada vez mais brilhante há seis anos

Um buraco negro supermassivo a 665 milhões de anos-luz da Terra sustenta, há seis anos, um jato de matéria cada vez mais brilhante após devorar uma estrela. O fenômeno, acompanhado por cientistas das universidades de Oregon e Arizona, atinge agora um nível de luminosidade sem precedentes em ondas de rádio. Os dados indicam que essa “indigestão cósmica” ainda deve se intensificar pelos próximos meses.

Uma refeição estelar que não termina

O caso chama a atenção porque o buraco negro demora para “arrotar” o que engoliu. A estrela, uma anã vermelha com cerca de um décimo da massa do Sol, é rasgada pelas forças gravitacionais extremas e transformada em gás. Só dois anos depois dessa destruição o jato de material começa a surgir, em contraste com outros episódios em que a resposta é quase imediata. Desde então, essa ejeção de matéria se mantém ativa e cada vez mais intensa.

A equipe usa principalmente radiotelescópios instalados no Novo México e na África do Sul para seguir, quase em tempo real, a evolução do fenômeno. Essas antenas captam a luz em ondas de rádio produzida pelo gás estelar aquecido e acelerado a velocidades próximas à da luz, no que os cientistas chamam de jato relativístico. Em seis anos de monitoramento, a fonte fica cerca de 50 vezes mais brilhante do que no momento da descoberta, um comportamento que foge a tudo o que já foi registrado nesse tipo de evento.

“O aumento exponencial na luminosidade dessa fonte é sem precedentes. Agora ela é cerca de 50 vezes mais brilhante do que quando foi descoberta e brilhante para um objeto que está em ondas de rádio. Isso vem acontecendo há anos e não há sinais de que vá parar. Isso é super incomum”, afirma a astrofísica Yvette Cendes, da Universidade de Oregon, principal autora do estudo publicado no Astrophysical Journal.

O buraco negro responsável por esse espetáculo tem cerca de 5 milhões de vezes a massa do Sol, valor comparável à do buraco negro no centro da Via Láctea, estimado em 4 milhões de massas solares. Ele ocupa o coração de uma galáxia distante, invisível a olho nu, mas hoje um dos laboratórios naturais mais extremos disponíveis para a astrofísica. Ao seu redor, nada que cruza o chamado horizonte de eventos, o ponto sem retorno, consegue escapar, nem mesmo a luz.

Espaguetificação e jato relativístico

O episódio começa quando a pequena anã vermelha se aproxima demais do buraco negro. A diferença de gravidade entre o lado da estrela mais perto e o mais distante é tão grande que o astro é esticado como se fosse um fio, em um processo conhecido como “espaguetificação”. Parte do gás cai em direção ao buraco negro, aquece e alimenta a região ao redor do horizonte de eventos; outra parte é redirecionada e acaba lançada para o espaço em altíssima velocidade.

“Qualquer objeto que se aproxime demais do horizonte de eventos de um buraco negro corre o risco de ser destruído pelas forças das marés e esticado em um longo fluxo de detritos, um processo chamado de ‘espaguetificação’”, explica Kate Alexander, astrofísica da Universidade do Arizona e coautora do estudo. Ela compara a violência do fenômeno com um ato cotidiano. “A luz de rádio brilhante que vemos com nossos telescópios é produzida por matéria estelar que se aqueceu, mas nunca cruzou o horizonte de eventos — como um bebê exigente que mastiga a comida e o cospe violentamente, em vez de engoli-la.”

Eventos assim são conhecidos como rupturas por maré. A mesma física, em escala muito menor, explica as marés oceânicas na Terra, criadas pela atração gravitacional da Lua e do Sol. No caso do buraco negro, essa maré cósmica é tão intensa que desintegra a estrela em seus componentes gasosos. Em situações típicas, a luminosidade do jato cresce por alguns meses, atinge o pico e depois começa a cair. A constância e o fortalecimento do jato ao longo de seis anos colocam esse caso em uma categoria própria.

Yvette Cendes admite que a origem exata do jato relativístico ainda é um enigma. “Quanto ao que causa o jato relativístico em primeiro lugar, na verdade não sabemos, e essa é uma área ativa de pesquisa. Provavelmente tem algo a ver com campos magnéticos ao redor do buraco negro, mas também claramente deve ser algo incomum, ou então veríamos mais deles”, diz a pesquisadora. A resposta passa pelo comportamento do plasma — gás eletricamente carregado — em campos magnéticos extremos, um regime difícil de reproduzir em laboratório.

Um laboratório para a física extrema

O acompanhamento prolongado desse jato abre uma janela rara para observar como buracos negros consomem matéria e liberam energia. Em seis anos de dados, com especial densidade nos últimos dois anos, os cientistas começam a testar e descartar modelos usados para explicar rupturas por maré mais “comuns”. Os números sugerem que os cálculos atuais subestimam a duração possível desses surtos e a eficiência com que parte da matéria é devolvida ao espaço em forma de jatos.

A compreensão desses processos tem impacto direto em áreas centrais da astrofísica e da cosmologia. Buracos negros supermassivos, como o observado agora, parecem influenciar o crescimento de suas galáxias hospedeiras. Jatos relativísticos podem aquecer ou varrer o gás ao redor, frear a formação de novas estrelas e moldar a distribuição de matéria em escalas de dezenas de milhares de anos-luz. Fenômenos como o da anã vermelha destruída ajudam a calibrar esse papel, ao mostrar quanta energia um único evento consegue injetar no ambiente em um intervalo relativamente curto.

Para além da galáxia distante observada, o caso alimenta discussões sobre o passado da própria Via Láctea. Se um buraco negro de massa semelhante, como o que ocupa o centro da nossa galáxia, já produziu jatos tão duradouros no passado, as marcas podem permanecer gravadas nas grandes bolhas de gás e radiação vistas hoje ao redor da região central. Cada novo evento extremo documentado permite revisitar esses vestígios com ferramentas teóricas mais afiadas.

Uma década para acompanhar o desfecho

Os pesquisadores estimam que o jato atual deve atingir o pico de luminosidade até o fim deste ano ou ao longo do próximo. Depois desse máximo, a tendência é que a emissão diminua de forma lenta e gradual. “Depois que a transferência atingir o pico, ela deve diminuir lentamente, então provavelmente ainda poderemos vê-la por uma década ou mais”, projeta Kate Alexander. Em termos humanos, a explosão já dura seis anos; em termos astrofísicos, segue sendo um piscar de olhos.

Radiotelescópios nos dois hemisférios continuam de prontidão para registrar cada mudança no brilho e na estrutura do jato. Novos observatórios, mais sensíveis, devem se somar à vigilância ao longo dos próximos anos e ampliar a capacidade de flagrar eventos semelhantes em outras galáxias. A aposta da comunidade científica é que esse caso, excepcional pela duração e pela intensidade, ajude a decifrar um dos comportamentos mais extremos do universo: o momento em que um buraco negro, ao engolir uma estrela, decide iluminar o cosmos em vez de permanecer apenas como um poço escuro de gravidade.