Astrônomos registraram um dos eventos mais incomuns já observados: a explosão de uma estrela massiva possivelmente causada pela interação extrema com um buraco negro vizinho. O fenômeno, batizado de SN 2023zkd, pode ajudar a desvendar como estrelas gigantes vivem e morrem quando fazem parte de sistemas binários.
A descoberta foi feita em julho de 2023 pela Instalação Transiente de Zwicky, um observatório especializado em detectar mudanças rápidas no céu. Um novo algoritmo de inteligência artificial reconheceu que a explosão apresentava características incomuns e enviou um alerta imediato, permitindo que telescópios de todo o mundo (e também no espaço) acompanhassem a evolução do evento desde os primeiros instantes.
Segundo os cientistas, a explicação mais provável é que a estrela e o buraco negro orbitavam muito próximos, perdendo energia e diminuindo a distância entre si ao longo do tempo. Essa aproximação teria colocado a estrela sob imenso estresse gravitacional, até que sua estrutura colapsou e desencadeou a supernova, engolindo parcialmente o buraco negro no processo. Outra possibilidade considerada é que o buraco negro tenha destruído completamente a estrela antes que ela explodisse por conta própria, com o brilho observado resultando da colisão dos detritos estelares com o gás ao redor.
SN 2023zkd está localizada a cerca de 730 milhões de anos-luz da Terra. Inicialmente, parecia uma supernova comum: um único e intenso pico de luz. No entanto, meses depois, surpreendeu ao voltar a brilhar. Ao analisar dados de arquivo, os pesquisadores descobriram que o sistema já apresentava um aumento gradual de luminosidade por mais de quatro anos antes da explosão, algo extremamente raro.
Os dados mostraram que o primeiro clarão foi causado pela onda de choque da explosão atravessando gás de baixa densidade ao redor da estrela. Já o segundo pico luminoso ocorreu quando a ejeção de material encontrou uma nuvem muito mais densa, provavelmente disposta em formato de disco, uma estrutura típica de interações gravitacionais intensas entre estrelas e companheiros compactos como buracos negros.
Para V. Ashley Villar, professora assistente de astronomia em Harvard e coautora do estudo, “2023zkd mostra alguns dos sinais mais claros já vistos de uma estrela massiva interagindo com uma companheira nos anos anteriores à explosão”. Segundo ela, eventos como esse podem representar uma classe inteira de supernovas raras, que agora poderão ser detectadas mais facilmente com a ajuda de IA.
O estudo, publicado no The Astrophysical Journal, contou com dados de diversos observatórios, incluindo o Neil Gehrels Swift da NASA, o Pan-STARRS, o sistema ATLAS e telescópios Magellan, MMT e Las Cumbres. Os pesquisadores acreditam que, com o Observatório Vera C. Rubin prestes a mapear todo o céu a cada poucas noites, novas descobertas semelhantes estão no horizonte.
“Estamos entrando em uma era em que podemos capturar automaticamente esses eventos raros no momento em que acontecem, não apenas depois”, afirma Alexander Gagliano, autor principal. “Isso nos permitirá finalmente conectar os pontos entre como uma estrela vive e como ela morre, e isso é incrivelmente emocionante.”
Sobre a Imagem: Um estudo liderado pelo Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA) capturou a interação explosiva entre um buraco negro e uma estrela massiva próxima (azul), como retratado nesta concepção artística. À medida que a distância entre a estrela e o buraco negro diminuía, a intensa gravidade do buraco negro puxava gás e poeira da estrela para um disco. Antes que a estrela conseguisse engolir o buraco negro, o estresse gravitacional do buraco negro desencadeou a explosão da estrela. Colisões entre a explosão estelar e camadas de material de interações anteriores localizadas acima e abaixo do disco impulsionaram um dramático evento de rebrilho. Este gráfico artístico mostra a estrela massiva e o buraco negro antes da explosão da supernova, quando o formato da estrela é esticado pelas forças gravitacionais do buraco negro. Crédito: Melissa Weiss/CfA.
Link do estudo: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adea38
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