Evento superluminoso explicado por buraco negro em rotação a "engolir" estrela

Imagem de pormenor de uma estrela próximo de um buraco negro supermassivo (impressão artística) Créditos:ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser

Foi observado, há cerca de um ano atrás, um ponto de luz extraordinariamente brilhante numa galáxia distante, ao qual se deu o nome ASASSN-15lh, supondo tratar-se da supernova mais brilhante observada até à data. No entanto, novas observações obtidas em vários observatórios, incluindo o ESO, lançam agora dúvidas relativas a essa classificação. Um grupo de astrónomos propõe que este evento correspondeu a um fenómeno ainda mais extremo e raro — um buraco negro em rotação rápida a desfazer uma estrela que se aproximou demasiado.

Em 2015, o rastreio ASAS-SN (All Sky Automated Survey for SuperNovae) detectou um evento, ao qual se deu o nome ASASSN-15lh, que foi registado como sendo a supernova mais brilhante alguma vez observada e catalogado por isso como uma supernova superluminosa, isto é, a explosão de uma estrela extremamente massiva que chegou ao final da sua vida. Este evento era duas vezes mais brilhante que a anterior detentora do recorde de supernova mais luminosa, apresentando-se no seu pico máximo de intensidade 20 vezes mais brilhante que a radiação total emitida pela Via Láctea inteira.

Uma equipa internacional de astrónomos, liderada por Giorgos Leloudas do Instituto de Ciências Weizmann, Israel, e do Centro de Cosmologia Escura, Dinamarca, fez agora observações adicionais da galáxia distante — situada a cerca de 4 mil milhões de anos-luz de distância da Terra — onde a explosão ocorreu, tendo proposto uma nova explicação para este evento extraordinário.“Observámos esta fonte luminosa durante os 10 meses que se seguiram ao evento e concluímos que a explicação deste fenómeno não se encontra, muito provavelmente, numa supernova extraordinariamente brilhante. Os nosso resultados indicam que o evento foi provavelmente causado por um buraco negro em rotação rápida quando destruiu uma estrela de pequena massa,” explica Leloudas.



Esta impressão artística mostra um buraco negro supermassivo com rotação rápida rodeado por um disco de acreção. Este disco fino de material em rotação é constituído por restos de uma estrela do tipo solar que foi destruída pelas forças de maré do buraco negro. Choques nos restos em colisão assim como calor gerado pela acreção dão origem uma a explosão luminosa, semelhante à explosão de uma supernova. Créditos:ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser

Este cenário indica que as forças gravitacionais extremas de um buraco negro supermassivo, situado no centro da galáxia hospedeira, despedaçaram uma estrela do tipo do Sol que se aproximou demasiado — num evento chamado perturbação por forças de maré, um fenómeno que só foi observado cerca de 10 vezes até agora. No processo a estrela foi “esparguetificada” e choques nos restos em colisão assim como calor gerado pela acreção deram origem à explosão luminosa. Este facto fez com que o evento se parecesse com uma explosão de supernova muito brilhante, apesar desta estrela nunca se ir transformar, de qualquer modo, numa supernova, já que não tinha massa suficiente para terminar a sua vida dessa maneira.

A equipa baseou as novas conclusões em observações obtidas por uma quantidade de telescópios, instalados tanto no solo como no espaço. Entre eles encontra-se o Very Large Telescope (VLT) instalado no Observatório do Paranal do ESO, o New Techonology Telescope (NTT) instalado no Observatório de La Silla do ESO e o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA [1]. As observações obtidas com o NTT foram executadas no âmbito do rastreio PESSTO (Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects).  Há vários aspetos independentes nas observações que sugerem que este evento foi de facto originado por uma perturbação por forças de maré e não por uma supernova superluminosa,” explica o co-autor do trabalho Morgan Fraser da Universidade de Cambridge, Reino Unido (agora na University College Dublin, Irlanda).

Em particular, os dados revelaram que o evento passou por três fases distintas ao longo dos 10 meses que duraram as observações de seguimento. Os dados de modo geral parecem-se muito mais com o que se espera de uma perturbação de maré do que de uma supernova superluminosa. Um aumento do brilho na radiação ultravioleta assim como um aumento na temperatura reduzem ainda mais a probabilidade de um evento de supernova. Adicionalmente, a localização do evento — numa galáxia vermelha, massiva e bastante passiva — não é a normal para explosões de supernovas superluminosas, as quais ocorrem geralmente em galáxias anãs azuis que apresentam formação estelar intensa. 

Apesar da equipa achar que uma supernova é algo muito improvável para explicar este evento, uma perturbação de maré também não explica de modo adequado o fenómeno observado. Nicholas Stone, membro da equipa da Columbia University, EUA, explica: “O evento de perturbação de maré que propomos não pode ser explicado por um buraco negro supermassivo que não esteja em rotação. Por isso pensamos que o ASASSN-15lh se tratou de um evento de perturbação de maré com origem num tipo muito particular de buraco negro.”

A massa da galáxia hospedeira indica-nos que o buraco negro no seu centro tem pelo menos 100 milhões de vezes a massa do Sol. Um buraco negro com esta massa é normalmente incapaz de despedaçar estrelas situadas para além do seu horizonte de acontecimentos — a fronteira a partir da qual já nada pode escapar à atração gravitacional do objeto. No entanto, se o buraco negro apresentar uma rotação rápida — o chamado buraco negro de Kerr — a situação muda e este limite já não se aplica.  Mesmo com todos os dados colectados não podemos ter uma certeza de 100% que o evento ASASSN-15lh se tratou de uma perturbação de maré,” conclui Leloudas. “No entanto, esta é de longe a explicação mais plausível.”