Os buracos negros não engolem apenas estrelas – saiba o que realmente acontece.

A nossa galáxia alberga um único buraco negro supermassivo. O Sagittarius A* mantém-se discreto no centro da Via Láctea e tem uma massa de cerca de quatro milhões de massas solares. Não brilha por si, mas deixa sinais.

As estrelas descrevem órbitas vertiginosas em torno do Sagittarius A*. O gás aquece e desloca-se de formas invulgares. É assim que os astrónomos confirmam a sua presença.

Ainda assim, por vezes, uma estrela aproxima-se demais. E é nesse instante que a aparente tranquilidade se desfaz.

Um fim violento que ilumina uma galáxia

Uma estrela não se apaga simplesmente quando é apanhada por um buraco negro. Primeiro é esticada e, em seguida, rasgada, transformando-se num longo fio de gás. Esse fio enrola-se à volta do buraco negro como uma fita apanhada por uma tempestade.

Mais tarde, partes desse fluxo acabam por embater umas nas outras. O choque liberta uma descarga colossal de energia. Depois disso, o material remanescente vai espiralando lentamente para dentro, alimentando o buraco negro pouco a pouco.

Ambas as fases emitem radiação intensa, suficientemente brilhante para, durante um breve período, ofuscar uma galáxia inteira - atingindo o equivalente a cerca de um bilião de Sóis.

Os cientistas chamam a estes episódios eventos de disrupção por maré, ou TDEs. São fenómenos raros, mas quando ocorrem transformam algo invisível em algo que se pode medir.

“Podemos estudar eventos de disrupção por maré para aprender mais sobre buracos negros escondidos à vista”, disse Eric Coughlin, professor auxiliar de Física na Faculdade de Artes e Ciências da Universidade de Syracuse, que integra uma equipa internacional dedicada a compreender como estes eventos se desenrolam.

Seguir o rasto dos detritos estelares

Durante anos, os investigadores tiveram dificuldades em explicar com precisão como se comporta o material dilacerado depois de uma estrela se desfazer. A matemática é complicada, o movimento é complexo e detalhes mínimos fazem diferença.

Simulações mais recentes começam a tornar o cenário mais claro. Com um método que representa uma estrela como milhares de milhões de partículas minúsculas, os cientistas conseguem agora acompanhar como o gás se desloca e interage sob gravidade extrema.

Estes modelos assentam na mesma física de base usada para descrever o escoamento de água num tubo - só que ampliada para uma escala cósmica.

Em vez de se dispersarem de forma caótica, os detritos organizam-se num fluxo estreito. Mantêm-se coesos enquanto dão a volta ao buraco negro. Essa configuração já tinha sido prevista, mas os modelos anteriores não conseguiam reproduzi-la de forma nítida.

Com maior poder de computação e modelação mais detalhada, a imagem ganha definição. O fluxo não se espalha para fora como se chegou a supor. Segue um trajecto mais limpo, o que torna a colisão final mais fácil de antecipar.

Porque é que os eventos de disrupção por maré (TDEs) não são todos iguais

Mesmo com esta visão mais clara, um enigma persiste: não há dois eventos de disrupção por maré exactamente iguais.

Alguns têm um pico rápido e depois desaparecem. Outros demoram mais tempo. Uns brilham muito, enquanto outros ficam relativamente ténues. Essas diferenças não se explicam apenas pela massa. A nova investigação aponta para outro elemento: o spin.

Um buraco negro não fica necessariamente parado. Pode rodar, arrastando o próprio espaço-tempo. Essa torção altera a forma como os detritos se movem. Pode desviar ligeiramente o fluxo, fazendo com que ele não colida consigo mesmo na primeira passagem.

Por vezes, são necessárias várias voltas até o material finalmente se encontrar e chocar. Esse atraso muda tudo: quando começa o clarão, quão brilhante se torna e durante quanto tempo permanece.

Três factores moldam o desfecho: a massa do buraco negro, a rapidez com que roda e a forma como a trajectória da estrela que se aproxima se alinha com essa rotação. Em conjunto, geram uma grande variedade de sinais possíveis.

Sinais escondidos tornam-se visíveis

Os eventos de disrupção por maré funcionam como mensagens de algo que, de outro modo, permaneceria oculto. Uma estrela cai e a luz irrompe. E, por um curto intervalo, os astrónomos conseguem “ler” o que se passa nas imediações de um buraco negro.

Cada ocorrência traz pistas. A subida e a descida do brilho contam uma história sobre gravidade, movimento e energia em condições extremas. Com simulações mais refinadas e telescópios mais potentes, essas histórias estão a tornar-se mais fáceis de interpretar.

Os buracos negros podem não emitir luz, mas também não ficam em silêncio. Quando uma estrela ultrapassa o limite, o Universo garante que damos por isso.

Ainda há muito que os cientistas não compreendem por completo sobre estes episódios. Cada nova observação acrescenta uma peça ao puzzle, mas também levanta novas perguntas.

Porque é que alguns clarões se comportam de maneiras que não encaixam totalmente nos modelos? Existirão outros factores ocultos em jogo?

À medida que forem detectados mais destes eventos, as respostas deverão surgir devagar, sinal estranho após sinal estranho.

O estudo completo foi publicado em Cartas do Jornal Astrofísico.

Crédito da imagem: Jean Favre, CSCS; Lucio Mayer e Noah Kubli, Universidade de Zurique