Os astrônomos observaram um buraco negro supermassivo desfrutando de uma refeição estelar brilhando duas vezes em um evento raro e poderoso.
Este evento de interrupção de maré (TDE) de flash duplo pode resultar do buraco negro capturar estrelas binárias, permitindo que uma escape e depois devorando a outra. Se assim for, uma observação mais aprofundada deste evento, designado ASASSN-22ci, poderia resolver o mistério da repetição de TDEs.
Os TDEs são tão poderosos que podem ser vistos a bilhões de anos-luz de distância. O que não é comum, porém, é ver um TDE explodir duas ou mais vezes. Isto torna o ASASSN-22ci — o resultado de um buraco negro supermassivo localizado relativamente perto da Terra, a cerca de 408 milhões de anos-luz de distância, no coração da galáxia WISEA J122045.05+493304.7 — um evento realmente raro e importante.
“Apenas alguns TDEs mostraram múltiplas explosões até o momento. Estimativas recentes sugerem que a taxa desses eventos pode ser cerca de 15 a 20 vezes menos comum do que os TDEs típicos”, disse o líder da equipe e astrônomo da Universidade do Havaí, Jason Hinkle, ao Space.com. “Embora estes eventos possam ser raros, eles têm o potencial de causar um impacto descomunal na nossa compreensão da física dos TDE, permitindo-nos estudar as fases iniciais dos TDEs com detalhes sem precedentes.”
Um buraco negro com o dobro do brilho
O primeiro flash de ASASSN-22ci foi detectado em fevereiro de 2022 pelo All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN). No início, parecia ser um TDE “comum” médio (isto é, se um buraco negro comendo uma estrela pudesse ser descrito como comum, isso é!).
No entanto, 720 dias depois, enquanto Hinkle e colaboradores acompanhavam este evento com o ASAS-SN, o Zwicky Transient Facility (ZTF) e o Sistema de Último Alerta de Impacto Terrestre de Asteroides (ATLAS), o ASASSN-22ci os surpreendeu ao queimar mais uma vez. .
Ironicamente, o que torna o ASASSN-22ci único entre os TDES repetidos é o quão “normal” ele parece ser.
“ASASSN-22ci é especial porque sua curva de luz e espectro são os mais ‘normais’ do pequeno grupo de TDEs que mostraram múltiplas erupções”, disse Hinkle. “Além disso, ambas as suas explosões foram bem estudadas em medições de luz ultravioleta e de raios X e espectroscopia, permitindo-nos comparar as propriedades entre as duas explosões de forma robusta.”
Esta recolha de informação incluiu a determinação da massa do buraco negro supermassivo responsável pelo ASASSN-22ci. A equipe estimou que a massa central do buraco negro supermassivo é de cerca de 3 milhões de massas solares. Isto o torna um pouco menos massivo que o buraco negro supermassivo da Via Láctea, Sagitário A* (Sgr A*).
Investigações anteriores deste evento sugeriram que a estrela envolvida nestas explosões provavelmente tem uma massa semelhante à do Sol. O que não está claro, porém, é se esta estrela tinha um parceiro binário que escapou de um destino tão sombrio.
Salve-se, amigo!
Quando estrelas infelizes se aproximam demasiado de um buraco negro supermassivo, a imensa gravidade gerada pela massa do buraco negro, que pode ser milhões ou mesmo milhares de milhões de vezes a do Sol, gera imensas forças de maré no interior das estrelas.
Essas forças comprimem uma estrela horizontalmente enquanto a estica verticalmente. Como resultado, a estrela é reduzida a um enorme fluxo de “massa” estelar em um processo apropriadamente chamado de “espaguetificação”. Este espaguete de plasma envolve o buraco negro supermassivo em uma nuvem achatada chamada disco de acreção. A partir daí, parte da matéria é gradualmente alimentada no buraco traseiro.
Embora os cientistas não tenham atualmente certeza do que causa as TDEs de dupla explosão, eles teorizam que a causa poderia ser um buraco negro supermassivo que capturou um sistema binário de duas estrelas em um processo chamado “captura de Hills”.
“A chamada captura de Hills ocorre quando um sistema estelar binário fortemente ligado passa perto de um buraco negro supermassivo e é parcialmente interrompido”, explicou Hinkle. “Após este encontro, uma das estrelas é lançada em alta velocidade.”
A estrela que resta está ligada ao buraco negro numa órbita que se assemelha a um círculo achatado. Esta órbita altamente elíptica afasta a estrela do buraco negro e depois aproxima-a novamente. Nesta situação, é mais provável que a estrela restante experimente repetidos “TDEs parciais”, o que significa que não é completamente destruída de uma só vez e pode voltar a ser ainda mais perturbada.
O astrônomo da Universidade do Havaí explicou que isso acontece se a maior aproximação da estrela restante estiver dentro do “raio de maré” do buraco negro supermassivo. A perturbação adicional alimenta outra explosão cada vez que a estrela passa pelo buraco negro.
“Eventualmente, a estrela será completamente perturbada e não ocorrerão mais explosões”, disse Hinkle, acrescentando que a uniformidade das duas explosões do ASASSN-22ci parece indicar que resultam do buraco negro perturbando repetidamente a mesma estrela.
“Embora ainda não tenhamos certeza, a semelhança das duas erupções e a curta separação das erupções no tempo em relação à taxa típica de TDE sugerem que uma única estrela foi interrompida duas vezes”, continuou Hinkle. “A separação observada entre o pico de brilho das duas erupções é de 720 dias. Assumindo que esta é uma TDE repetida resultante da captura de Hills, este é provavelmente o período orbital da estrela sobrevivente.”
Claro, os pesquisadores estão ansiosos para confirmar esta teoria. Felizmente, eles não sabem apenas onde procurar — eles também sabem quando olhar.
Terceira vez é o charme
Se o cenário proposto de uma única estrela sendo repetidamente perturbada for o correto para ASASSN-22ci, então a equipe espera uma terceira erupção.
“A previsão de quando o terceiro surto deverá ocorrer é baseada na separação observada dos dois surtos”, disse Hinkle. “Se esta separação for o período orbital da estrela, esperaríamos ver outra erupção ocorrer quando a estrela passar perto do buraco negro supermassivo no início de 2026.”
Se a equipe não conseguir ver outra explosão do TDE por volta de 4 de fevereiro de 2026, isso não provará que a captura de Hill não foi responsável pela explosão dupla do ASASSN-22ci.
“É possível que a estrela tenha sido totalmente destruída na segunda explosão e não produza uma terceira”, disse Hinkle. “Há também uma pequena possibilidade de que as duas explosões sejam TDEs independentes e, se assim for, não veríamos uma terceira TDE.”
A previsibilidade do potencial terceiro surto do ASASSN-22ci também é uma vantagem para o estudo destes eventos poderosos e destrutivos como um todo. Isso porque dá aos astrônomos uma dica para iniciar observações avançadas, em vez de esperar para capturar um TDE por acaso.
“Podemos começar a observar muito mais cedo e tentar observar as fases iniciais do TDE à medida que o fluxo de detritos se estabelece no seu fluxo de acreção”, disse Hinkle. “Isso é algo essencialmente impossível de fazer para TDEs típicos, já que não se sabe quando eles ocorrerão”.
Caso a equipe detecte outro surto, os cientistas iniciarão um programa de acompanhamento para obter dados durante este terceiro surto para compará-los com os dois primeiros surtos do ASASSN-22ci.
Isto pode revelar se este TDE tem mais surpresas reservadas.
“Fiquei muito surpreso com o fato de que um TDE aparentemente tão comum pudesse exibir esse tipo de comportamento”, disse Hinkle. “Este é um sinal promissor de que continua a haver novos e excitantes caminhos para explorar eventos de perturbação de marés e utilizá-los como sondas de buracos negros supermassivos.”
A pesquisa da equipe está disponível como um artigo pré-revisado por pares no site do repositório arXiv.
