Buraco negro mantém jato de matéria há seis anos após devorar estrela

Cientistas acompanham, há seis anos, um jato de matéria lançado por um buraco negro supermassivo a 665 milhões de anos-luz da Terra, após ele despedaçar e devorar uma pequena estrela. O fenômeno, monitorado com radiotelescópios nos Estados Unidos e na África do Sul, se torna um dos eventos individuais mais poderosos já vistos no universo em ondas de rádio.

Um banquete cósmico que não termina

O buraco negro, com massa cerca de 5 milhões de vezes maior que a do Sol, ocupa o centro de uma galáxia distante, fora da Via Láctea. Há alguns anos, uma estrela anã vermelha, com apenas um décimo da massa solar, se aproxima demais e cruza o limite perigoso em torno desse objeto extremo.

A gravidade rasga a estrela em um processo conhecido como ruptura por maré, o mesmo tipo de força que produz as marés nos oceanos da Terra, mas em escala brutal. Os restos da estrela se transformam em um fluxo de gás quente, parte dele engolida pelo buraco negro, parte lançada ao espaço em alta velocidade.

O que intriga os astrônomos não é a destruição da estrela em si, fenômeno já conhecido, e sim o comportamento prolongado depois do evento. O jato relativístico — assim chamado porque o material é expelido a velocidades próximas à da luz — só começa a ser lançado dois anos após a ruptura inicial. Desde então, continua ativo, cada vez mais intenso, sem qualquer sinal de enfraquecimento.

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

Jato extremo desafia modelos de buracos negros

As observações se concentram em radiotelescópios instalados no Novo México, nos Estados Unidos, e na África do Sul. Esses equipamentos captam a luz de rádio emitida pelo material da estrela que não chega a cruzar o limite de não retorno do buraco negro, conhecido como horizonte de eventos.

“Depois que a estrela foi despedaçada, parte desse gás caiu em direção ao buraco negro e se aqueceu, e o buraco negro começou a consumir a estrela. A luz de rádio brilhante que vemos com nossos telescópios é produzida por material estelar que chegou perto, mas nunca realmente cruzou o horizonte de eventos — como um bebê exigente mastigando sua comida e cuspindo-a violentamente de volta, em vez de engoli-la”, explica Kate Alexander, astrofísica da Universidade do Arizona e coautora do estudo.

Eventos de ruptura por maré já são registrados há algumas décadas, mas a combinação de atraso no surgimento do jato e sua persistência por seis anos torna esse caso um ponto fora da curva. Em situações típicas, a emissão associada a esses episódios dura meses ou poucos anos, com brilho que tende a cair gradualmente. Aqui, ocorre o oposto: a fonte se torna mais energética com o passar do tempo.

O jato atual já atinge luminosidade 50 vezes maior que a registrada na descoberta inicial, em um crescimento constante que obriga os pesquisadores a revisarem os modelos de como buracos negros supermassivos canalizam energia e matéria. A origem exata desse comportamento permanece em aberto. “Quanto ao que causa o jato relativístico em primeiro lugar — na verdade não sabemos, e é uma área ativa de pesquisa. Provavelmente tem algo a ver com campos magnéticos ao redor do buraco negro, mas também claramente tem que ser algo incomum, senão veríamos mais deles”, diz Cendes.

Os campos magnéticos em torno do buraco negro agem como trilhos invisíveis, guiando partículas carregadas e acelerando-as a velocidades extremas. A intensidade inédita do jato indica que, neste sistema, esse motor magnético pode estar operando de forma muito mais eficiente do que o previsto pelas teorias atuais.

Laboratório raro para a astrofísica de alta energia

O fenômeno cria uma espécie de laboratório natural para estudar a física dos buracos negros em tempo real. Como a emissão em ondas de rádio cresce há anos, os astrônomos podem acompanhar, quase passo a passo, como o sistema ganha energia e como o jato se forma, se organiza e interage com o gás ao redor da galáxia.

Na prática, esse acompanhamento de longo prazo ajuda a refinar cálculos sobre a quantidade de matéria que buracos negros supermassivos conseguem arrancar de estrelas vizinhas e sobre a fração que é devolvida ao espaço em forma de jatos. Esses dados, por sua vez, alimentam modelos usados para entender a evolução de galáxias inteiras, já que jatos poderosos podem aquecer e varrer gás interestelar, freando ou estimulando a formação de novas estrelas.

A distância de cerca de 665 milhões de anos-luz significa que o que se observa hoje ocorreu muito antes do surgimento da espécie humana. Ainda assim, a clareza dos sinais em rádio e a duração do evento colocam esse buraco negro entre os sistemas mais bem monitorados do tipo, superando em tempo outros registros de jatos ligados a rupturas por maré.

O interesse não é apenas acadêmico. Ao testar os limites das teorias atuais, esse caso pode obrigar os físicos a revisar detalhes de como a matéria se comporta sob gravidade extrema, em condições impossíveis de reproduzir em laboratório na Terra. A discrepância entre modelo e observação costuma ser o caminho para novas descobertas em astrofísica.

Próximos anos devem marcar pico do fenômeno

Os pesquisadores estimam que o brilho em rádio do jato deve atingir o pico entre este ano e o próximo. A partir daí, a tendência é que a emissão diminua lentamente, em uma espécie de rescaldo cósmico do banquete iniciado com a destruição da anã vermelha.

“Depois que a emissão atingir o pico, deve diminuir lentamente, então provavelmente ainda poderemos vê-la por uma década ou mais”, projeta Alexander. Essa janela de dez anos, rara em eventos tão energéticos, permite comparar esse jato com outros casos já observados e com aqueles que ainda serão identificados por novos telescópios.

Radiotelescópios em construção, como arranjos com centenas de antenas distribuídas por continentes inteiros, devem entrar em operação nos próximos anos e ampliar o número de eventos detectados. Cada nova ruptura por maré observada com esse nível de detalhe pode ajudar a responder uma questão central: por que alguns buracos negros disparam jatos colossais após uma refeição estelar, enquanto outros engolem suas vítimas em silêncio?

Até que essa resposta chegue, o buraco negro distante continua em cena, cuspindo matéria a velocidades próximas à da luz e iluminando, em ondas de rádio, os limites do que se sabe sobre o universo mais extremo.