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Estrelas podem colapsar em buracos negros sem brilhar em nenhuma explosão

Daniele Cavalcante

Uma equipe de cientistas realizou um estudo para entender melhor o que acontece com estrelas massivas em rotação quando elas chegam ao fim de suas vidas - ou seja, quando chegam ao fim de seus processos de fusão nuclear - e formam buracos negros sem deixar rastros da explosão de uma supernova.

No meio científico, um dos argumentos aceitos é que o colapso de uma estrela massiva com baixo conteúdo de momento angular (uma grandeza física associada à rotação do corpo) resulta na formação de um buraco negro sem uma transição brilhante, como uma explosão. Ou seja, a estrela simplesmente “desapareceria” ao se transformar em buraco negro.

Essa hipótese leva a pensar as supernovas que “falharam” em explodir criam buracos negros devido ao colapso completo da estrela, supostamente uma supergigante vermelha em seus estágios finais. O núcleo entraria em colapso, formando um buraco negro de massa estelar e consumindo a supernova antes que a explosão aconteça. Para os telescópios terrestres que tentassem observar, por exemplo, a estrela simplesmente pareceria da existência com pouco ou nenhum brilho.

O estudo tenta entender o fenômeno e também compreender o fluxo dentro e ao redor desse buraco negro recém-formado, envolvendo o material de acreção e a rotação, por meio de simulações realizadas em computador. A equipe buscou então analisar as condições sob as quais o material pode se acumular por lá sem formar uma estrutura que gerasse um “feedback”.

A figura mostra a formação de um disco de gás em forma de rosca com suporte rotacional em torno do buraco negro, à medida que o gás inicial gira cada vez mais rápido (Imagem: Ilya Mandel/ARC)

Estrelas produzem energia fundindo elementos mais leves em elementos mais pesados ​​em seu núcleo: hidrogênio em hélio, depois hélio em carbono, oxigênio e assim por diante, até chegar ao ferro. Camadas e mais camadas são criadas à medida que novos elementos são fundidos, transformando a estrela em uma espécie de cebola atômica. A energia produzida por essa fusão nuclear também fornece pressão dentro da estrela, o que equilibra a força da gravidade e permite que ela permaneça em equilíbrio.

No entanto, o ferro não pode ser fundido no núcleo estelar, porque seria necessária uma energia para sustentar a fusão, em vez de ser liberada pela fusão. Um núcleo de ferro se contrai sob a gravidade da estrela, criando uma estrela de nêutrons ou, se for pesada o suficiente, um buraco negro. No primeiro caso, as camadas externas da estrela explodem em um flash brilhante, observável como uma supernova.

No entanto, algumas estrelas massivas que deveriam se comportar como uma supernova parecem desaparecer, o que exige uma melhor compreensão sobre esses processos. A equipe do novo estudo, liderada por Ariadna Murguia-Berthier e Ilya Mandel, decidiu analisar se uma estrela em rotação poderia entrar em colapso silencioso em um buraco negro.

No artigo enviado ao Astrophysical Journal Letters, eles descrevem um conjunto de simulações que preveem o colapso de uma nuvem de gás rotativa em um buraco negro. Eles descobriram que alguma porcentagem das estrelas do tipo O devem girar abaixo da velocidade crítica por eles estabelecida, antes do colapso e, portanto, devem desaparecer sem deixar vestígios.


Fonte: Canaltech