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Estrela em colapso dá origem a buraco negro


Este par de fotografias no visível e no infravermelho próximo, pelo Hubble, mostra a estrela gigante N6946-BH1 antes e depois de ter desaparecido de vista devido a ter implodido para formar um buraco negro. A imagem da esquerda mostra a estrela, com 25 vezes a massa do Sol, em 2007. Em 2009, a estrela aumentou de brilho para se tornar mais de 1 milhão de vezes mais luminosa do que o nosso Sol durante alguns meses. Mas depois pareceu ter desaparecido, como o painel da direita mostra, painel este obtido em 2015. Pode ser detetada uma pequena quantidade de radiação infravermelha no local onde a estrela se situava. Esta radiação vem provavelmente de detritos que caem para o buraco negro. O buraco negro está a 22 milhões de anos-luz na galáxia espiral NGC 6946.
Crédito: NASA, ESA e C. Kochanek (OSU)

Astrônomos viram como uma estrela enorme e moribunda provavelmente renasceu como um buraco negro. Foi necessário o poder combinado do LBT (Large Binocular Telescope) e dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer da NASA para investigar o remanescente da estrela que pereceu, só para descobrirem que desapareceu completamente de vista.

A estrela sucumbiu com um gemido em vez de um estrondo.

A estrela, que era 25 vezes mais massiva que o nosso Sol, deveria ter explodido como uma brilhante supernova. Em vez disso, apagou-se - e depois deixou para trás um buraco negro.

Os "falhanços massivos" como este, numa galáxia próxima, podem explicar porque é que os astrônomos raramente vêm supernovas nas estrelas mais massivas, afirma Christopher Kochanek, professor de astronomia da Universidade Estatal do Ohio.

Até 30% dessas estrelas, ao que parece, podem silenciosamente colapsar em buracos negros - não é necessária nenhuma supernova.

"A visão típica é que uma estrela pode formar um buraco negro somente depois de passar pela fase de supernova," explica Kochanek. "Se uma estrela pode nem chegar a explodir como supernova e ainda formar um buraco negro, isso ajuda a explicar porque é que não vemos supernovas nas estrelas mais massivas."

Ele lidera uma equipa de astrônomos que publicaram os seus resultados mais recentes na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Entre as galáxias que têm vindo a observar está NGC 6946, uma galáxia espiral a 22 milhões de anos-luz de distância que é apelidada de "Galáxia do Fogo-de-Artifício" porque aí ocorrem, frequentemente, supernovas - de facto, SN 2017eaw, descoberta no dia 14 de maio, está de momento quase no seu brilho máximo. Desde 2009 que uma estrela em particular, de nome N6946-BH1, começou a brilhar fracamente. Em 2015, parecia ter desaparecido.

Após o levantamento do LBT, em busca de supernovas falhadas, ter descoberto a estrela, os astrônomos apontaram os telescópios espaciais Hubble e Spitzer para ver se ainda lá estava, mas apenas com brilho atenuado. Também usaram o Spitzer para pesquisar qualquer radiação infravermelha emanada do local. Isso teria sido um sinal de que a estrela ainda estava presente, mas talvez apenas escondida atrás de uma nuvem de poeira.

Todos os testes foram negativos. A estrela já não estava lá. Através de um cuidadoso processo de eliminação, os investigadores eventualmente concluíram que a estrela deveria ter-se tornado num buraco negro.

É ainda muito cedo para saber, com certeza, a frequência com que as estrelas sofrem estes "falhanços massivos", mas Scott Adams, ex-estudante da mesma universidade que recentemente completou o seu doutoramento com este trabalho, foi capaz de fazer uma estimativa preliminar.

"N6946-BH1 é provavelmente a única supernova falhada que encontramos nos primeiros sete anos do nosso levantamento. Durante este período, ocorreram seis supernovas normais em galáxias que acompanhamos, sugerindo que 10 a 30 por cento das estrelas massivas morrem como supernovas falhadas," comenta.

"Esta é apenas a fração que explicaria o problema que nos motivou a iniciar a investigação, isto é, que existem menos supernovas observadas do que o suposto caso todas as estrelas massivas morressem dessa maneira."

Para Krzysztof Stanek, coautor do estudo, a parte realmente interessante desta descoberta são as implicações para as origens dos buracos negros muito massivos - o tipo que a experiência LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) detetou através de ondas gravitacionais.

Não faz necessariamente sentido, diz Stanek, professor de astronomia da Universidade Estatal do Ohio, que uma estrela massiva possa passar pela fase de supernova - um processo que envolve a expulsão da maioria das suas camadas exteriores - e ainda tenha massa suficiente para formar um buraco negro gigante à escala daqueles que o LIGO detetou.

"Eu suspeito que é muito mais fácil formar um buraco negro massivo caso não exista uma supernova," conclui.


A estrela moribunda, chamada N6946-BH1, era 25 vezes mais massiva que o nosso Sol. Começou a aumentar de brilho fracamente em 2009. Mas, em 2015, parecia ter desaparecido completamente. Através de um cuidadoso processo de eliminação, com base em observações, os investigadores eventualmente concluíram que a estrela deve ter-se transformado num buraco negro. Este poderá ser o destino de estrelas muito massivas no Universo.
Crédito: NASA, ESA e P. Jeffries (STScI)



FONTE: http://www.ccvalg.pt


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