Buraco negro mantém jato recorde após despedaçar estrela anã vermelha

Um buraco negro supermassivo a 665 milhões de anos-luz da Terra mantém, há seis anos, um jato de matéria cada vez mais brilhante após despedaçar uma estrela. Astrofísicos dizem que o fenômeno, observado em detalhes desde 2018, não tem paralelo em registros anteriores. Os cientistas agora correm para entender que mecanismo sustenta essa explosão prolongada de energia.

Um banquete cósmico que não termina

No centro de uma galáxia distante, um buraco negro de cerca de 5 milhões de massas solares continua a “arrotar” parte da refeição que fez há quase oito anos. A vítima foi uma anã vermelha com aproximadamente um décimo da massa do Sol, destroçada quando passou perto demais do limite de não retorno do buraco negro, a região conhecida como horizonte de eventos.

O encontro violento não é inédito na astronomia, mas o comportamento posterior desconcerta os pesquisadores. O jato de material, observado principalmente em ondas de rádio a partir de radiotelescópios no Novo México e na África do Sul, só começa a ser lançado dois anos depois da destruição da estrela. Desde então, não apenas persiste como se torna muito mais intenso.

O brilho em rádio da fonte já é cerca de 50 vezes maior do que no momento em que o evento foi identificado pela primeira vez. “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”, diz Yvette Cendes, astrofísica da Universidade de Oregon e autora principal do estudo publicado no Astrophysical Journal.

Cendes e sua equipe acompanham o fenômeno há pelo menos seis anos. O trabalho combina dados de longas campanhas de observação com modelos teóricos que tentam explicar por que esse banquete cósmico se prolonga tanto. O jato, classificado como relativístico, lança matéria a velocidades próximas à da luz e transforma o rescaldo da estrela em um dos eventos isolados mais poderosos já registrados no universo.

A cena, vista de longe, lembra um processo lento e implacável de “mastigação” estelar. A estrela é primeiro esticada e despedaçada pela diferença de gravidade entre o lado voltado para o buraco negro e o lado oposto, num processo conhecido como ruptura por maré. Em seguida, parte do gás cai em direção ao centro, aquece e alimenta o buraco negro, enquanto outra fração é arremessada de volta ao espaço.

“Qualquer objeto que se aproxima demais do horizonte de eventos de um buraco negro corre o risco de ser despedaçado por forças de maré e esticado em um longo fluxo de detritos, um processo chamado ‘espaguetificação'”, explica Kate Alexander, astrofísica da Universidade do Arizona e coautora do estudo. A comparação com o alongamento de um fio de macarrão ajuda a traduzir para o público uma dinâmica que, em escala cósmica, envolve gravidades extremas e temperaturas altíssimas.

Desafio às teorias sobre jatos de buracos negros

Os astrônomos conhecem eventos de ruptura por maré há algumas décadas e já viram buracos negros lançarem jatos após devorar estrelas. Nenhum, porém, mantém o clarão em rádio crescendo por tanto tempo. A duração e a intensidade desse jato desafiam os modelos aceitos sobre como a matéria se organiza e é acelerada nas vizinhanças de um buraco negro.

“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”, afirma Alexander.

O quadro sugere que campos magnéticos extremamente organizados e intensos atuam ao redor do buraco negro, convertendo parte da energia do gás em feixes estreitos de partículas de alta velocidade. São esses campos que, em outros sistemas, também alimentam os jatos de quasares e núcleos ativos de galáxias. No novo estudo, porém, os cientistas se deparam com algo além do padrão.

“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”, admite Cendes. A franqueza expõe o tamanho da lacuna que esse evento abre nas teorias atuais.

A persistência do jato obriga a rever hipóteses sobre o tempo que o gás leva para se organizar em um disco de acreção —a estrutura achatada que alimenta o buraco negro— e sobre o modo como esse disco despeja energia no espaço. Se a explicação envolver um novo arranjo magnético ou uma forma diferente de escoar matéria, boa parte dos modelos usados para interpretar observações de outras galáxias pode precisar de ajustes.

O impacto vai além dos cálculos teóricos. Eventos extremos como esse funcionam como laboratórios naturais para testar leis da física em condições impossíveis de reproduzir em laboratório na Terra. A forma como o jato cresce, se espalha e interage com o gás em torno da galáxia afeta a própria evolução daquela região, aquecendo o ambiente e alterando a formação de novas estrelas.

O que os cientistas esperam ver nos próximos anos

As equipes envolvidas na pesquisa apostam que o jato deve atingir o pico de brilho ainda em 2026 ou, no máximo, em 2027. A partir daí, os modelos preveem uma queda lenta e gradual na emissão em rádio, que pode se estender por uma década ou mais. “Depois que a emissão atingir o pico, deve diminuir lentamente, então provavelmente ainda poderemos vê-la por uma década ou mais”, projeta Alexander.

O fenômeno já mobiliza redes de telescópios em diferentes comprimentos de onda, de rádio a raios X, e tende a estimular novos investimentos em instrumentos mais sensíveis. Projetos como o Radiotelescópio Quadrado de Quilômetro (SKA, na sigla em inglês), em fase de construção, ganham um argumento adicional: só uma vigilância constante do céu em alta resolução permite flagrar e acompanhar explosões tão raras.

O interesse público também cresce. Imagens artísticas e simulações do evento circulam em redes sociais e sites de divulgação científica, reacendendo a curiosidade sobre buracos negros e o destino extremo de estrelas comuns. Em universidades, o caso já inspira novos projetos de tese e propostas de missões espaciais voltadas a estudar jatos relativísticos e campos magnéticos próximos ao horizonte de eventos.

Enquanto isso, o buraco negro distante segue no seu próprio ritmo, expelindo, ano após ano, os restos da pequena anã vermelha. Para os pesquisadores, cada novo dado aproxima a resposta a uma questão que atravessa a astrofísica moderna: até onde buracos negros, esses objetos que não deixam a luz escapar, conseguem moldar o destino de tudo o que existe ao seu redor?