Buraco negro pode ter se formado sem usual explosão violenta

O consenso entre os astrônomos é que buracos negros, objetos densos com gravidade tão poderosa que nem mesmo a luz pode escapar, se formam na explosão violenta, chamada supernova, de uma estrela. Porém, ao que parece, alguns deles também podem nascer de forma mais suave.

Pesquisadores identificaram um buraco negro que aparenta ter surgido pelo colapso do núcleo de uma grande estrela em seus momentos finais, mas sem a explosão usual. Esse buraco negro foi observado ligado gravitacionalmente a duas estrelas comuns.

Buracos negros já foram avistados orbitando com uma outra estrela ou outro buraco negro em sistemas binários. Contudo, esse é o primeiro caso conhecido de um sistema triplo com um buraco negro e duas estrelas.

Esse sistema fica a cerca de 7.800 anos-luz da Terra na constelação de Cygnus —um ano-luz corresponde a distância que a luz percorre em um ano, 9,5 trilhões de quilômetros.

O buraco negro V404 Cygni tem sido objeto de estudos desde sua confirmação em 1992. Antes, acreditava-se que ele orbitava com apenas uma outra estrela, mas dados do telescópio espacial Gaia, da Agência Espacial Europeia (ESA, na sigla em inglês), mostraram que ele, na verdade, tem dois companheiros.

Os pesquisadores afirmaram que o buraco negro, com uma massa estimada nove vezes maior que a do nosso Sol, está no processo de devorar um de seus companheiros, uma estrela que a orbita a uma distância que equivale a cerca de um sétimo da que separa a Terra do Sol (150 milhões de quilômetros).

O buraco negro parece estar sugando material dessa estrela, que havia inchado naquilo que é chamado de fase de gigante vermelha como parte de seu processo natural de envelhecimento.

Os pesquisadores detectaram outra estrela com uma massa 1,2 vez maior que a do Sol, gravitacionalmente ligada a essas duas, mas bastante distante, orbitando-as a cada 70 mil anos a uma distância 3.500 vezes maior do que a que separa a Terra do Sol.

A razão pela qual os pesquisadores suspeitam de um processo de nascimento suave para o buraco negro é simples. O sistema triplo teria se desintegrado, disseram eles, se a estrela que se tornou um buraco negro tivesse explodido.

Acredita-se que um buraco negro se forme quando uma estrela grande esgota o combustível nuclear em seu núcleo e entra em colapso devido à sua própria atração gravitacional, desencadeando uma explosão imensa que lança suas camadas externas para o espaço. O núcleo esmagado resultante forma o buraco negro.

No entanto, alguns astrônomos propuseram outro caminho para a formação de buracos negros chamado "colapso direto", no qual a estrela desaba depois de gastar todo o seu combustível, porém não explode.

"Chamamos esses eventos de ‘supernova fracassada’. Basicamente, o colapso gravitacional age muito rapidamente para a supernova poder ser acionada e se obtém uma implosão em vez disso —o que soa dramático e impressionante, mas é ‘suave’ no sentido de que você não expulsa nenhuma matéria", disse o astrônomo Kevin Burdge, do MIT (instituto de tecnologia de Massachusetts), dos Estados Unidos. Ele é autor principal do estudo publicado no último dia 23 na revista Nature.

Os autores da pesquisa estimaram que os membros desse sistema triplo se formaram pela primeira vez cerca de 4 bilhões de anos atrás como estrelas comuns.

"O sistema triplo não poderia ter sobrevivido se o buraco negro tivesse nascido com um impulso natal, então essa descoberta nos diz que pelo menos alguns buracos negros se formam sem um impulso, implicando uma implosão silenciosa em vez de uma supernova explosiva", acrescentou o astrônomo Kareem El-Badry, do Caltech (Instituto de Tecnologia da Califórnia), coautor do estudo.

O sistema não terá três membros para sempre, considerando que o buraco negro está consumindo seu vizinho mais próximo. Isso sugere que alguns sistemas binários conhecidos com um buraco negro e uma estrela comum originalmente podem ter se formado como um sistema triplo, apenas para que o buraco negro devorasse um de seus parceiros.

"As pessoas previram que buracos negros binários poderiam se formar principalmente por meio da evolução tripla, mas nunca houve evidências diretas até agora", afirmou El-Badry.