Os cientistas descobriram fortes evidências de que alguns estrelas massivas terminar sua existência com um gemido, não com um estrondo, e afundar em um buraco negro de sua própria criação, sem a luz e a fúria de um Super Nova.
Para compreender por que isto é importante, devemos começar com um curso intensivo sobre evolução estelar. As estrelas geram energia através fusão nuclear processos em seus núcleos pelos quais transformam hidrogênio em hélio. Quando estrelas com pelo menos oito vezes a massa do nosso sol Esgotando esse suprimento de hidrogênio, eles iniciam reações de fusão envolvendo outros elementos – hélio, carbono, oxigênio e assim por diante, até que terminam com um núcleo inerte de ferro que requer mais energia para ser colocada na reação de fusão do que pode. produzir. Nesta fase, as reações de fusão cessam e a produção de energia que mantém a estrela em pé evapora. De repente, a gravidade tem rédea solta e faz com que o núcleo entre em colapso, enquanto as camadas externas da estrela ricocheteiam no núcleo em contração e explodem para fora – provocando uma supernova que, por algumas semanas, às vezes pode brilhar mais do que uma estrela inteira. galáxia.
Enquanto isso, o núcleo em colapso forma um objeto compacto. Este objeto geralmente é um giro Estrêla de Neutróns chamado de pulsar — mas, sob certas condições, poderia ser um buraco negro de massa estelar. Esta é a história padrão das linhas do tempo estelares. No entanto, os astrónomos estão agora a começar a chegar à ideia de que algumas estrelas que produzem buracos negros podem fazê-lo. sem uma explosão de supernova.
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Os pesquisadores ocasionalmente notaram ocorrências de supernovas fracassadas – estrelas que começam a brilhar como se estivessem prestes a explodir, mas que depois vacilam e morrem. Em outros lugares, estudos de chapas fotográficas antigas como parte do Objetos desaparecendo e aparecendo durante um século de observações (VASCO), liderado por Beatriz Villarroel, encontraram dezenas de estrelas naquelas placas antigas que simplesmente não são mais vistas; é como se eles tivessem desaparecido sem deixar vestígios.
Poderiam estas supernovas fracassadas e estrelas em desaparecimento ser evidência de que as estrelas foram quase inteiramente atraídas para o buraco negro que formam antes de terem a oportunidade de explodir? Bem, talvez, alguns cientistas acreditam.
“Se alguém ficasse olhando para uma estrela visível passando por um colapso total, poderia, no momento certo, ser como assistir a uma estrela se extinguir repentinamente e desaparecer dos céus”, disse Alejandro Vigna-Gómez, do Instituto Max Planck. para Astrofísica na Alemanha em um declaração. “Os astrónomos observaram o súbito desaparecimento de estrelas brilhantes nos últimos tempos.”
Embora a ideia ainda seja apenas uma teoria, tem agora fortes evidências de apoio na forma de um estranho sistema binário estudado por Vigna-Gómez e a sua equipa. Designado VFTS 243, o sistema foi descoberto em 2022 e reside na Nebulosa da Tarântula, que está localizada no Grande Nuvem de Magalhães; contém uma estrela com 25 massas solares e um buraco negro com 10 massas solares que devem ter sido produzidos por uma estrela massiva que atingiu o fim da sua vida há relativamente pouco tempo, em termos cósmicos.
“O VFTS 243 é um sistema extraordinário”, disse Vigna-Gómez. “Apesar do fato de VFTS 243 conter uma estrela que entrou em colapso em um buraco negro, os vestígios de uma explosão não foram encontrados em lugar nenhum.”
Por exemplo, as órbitas da estrela e do buraco negro em VFTS 243, em torno do seu centro de massa comum, ainda são quase circulares. No entanto, as explosões de supernovas são assimétricas, com um pouco mais de energia produzida em uma direção do que na outra, o que deveria dar ao objeto compacto que forma um “impulso natal”. Tal impulso aceleraria o objeto compacto, fazendo com que sua órbita se alargasse e se tornasse mais alongada. Normalmente, este impulso ocorre entre 30 e 100 quilómetros (19 e 62 milhas) por segundo, mas o buraco negro no VFTS 243 foi, no máximo, atingido por apenas quatro quilómetros (2,5 milhas) por segundo.
As consequências dos impulsos natais já foram observadas antes em pulsares, mas nunca antes em buracos negros de massa estelar. É muito possível que isto nos diga algo sobre como os buracos negros de massa estelar são formados, e o VFTS 243 é a visão mais clara até agora dos resultados deste processo.
Os chutes natalinos são o produto de três coisas: a ejeção de detritos da estrela em explosão, uma explosão de neutrinos do núcleo em colapso da estrela, e ondas gravitacionais. No entanto, se não existisse supernova, não haveria detritos, restando apenas os neutrinos e as ondas gravitacionais para proporcionar um impulso muito menor — que é exactamente o que vemos no VFTS 243.
Se isto estiver correto, então significa que muitas das estrelas mais massivas do Universo, que brilham tão intensamente, terminam as suas vidas na escuridão silenciosa enquanto são puxadas para o esquecimento de um buraco negro. Este também poderia ser o destino final da estrela sobrevivente no VFTS 243 quando chegar ao fim da sua vida.
Há também repercussões mais amplas. Uma explosão de supernova é uma fábrica de elementos. Não são apenas elementos como oxigênio, carbono e nitrogênio nas camadas externas de uma estrela moribunda que são explodidos em espaço onde podem ser reciclados na próxima geração de estrelas e planetas, o calor e a energia intensos da onda de choque da supernova podem resultar na formação de elementos ainda mais pesados nos detritos da supernova. Por exemplo, uma das razões pelas quais as supernovas brilham tanto durante tanto tempo é que o decaimento radioativo dos isótopos de níquel produzidos na explosão leva à formação de cobalto e ferro.
No entanto, se algumas estrelas massivas estão a colapsar completamente em buracos negros sem explosões de supernovas, então não podem contribuir para a criação e reciclagem de elementos. Os cosmoquímicos precisarão, portanto, de levar em conta esse conceito, se for de fato verdadeiro, em seus modelos de como os elementos são formados e espalhados pelo espaço. Só então eles poderão começar a compreender completamente a evolução química das galáxias, incluindo a nossa, e a rapidez com que os elementos necessários para formar planetas como Terratalvez até com vida própria feita de elementos produzidos pela explosão de estrelas, podem se acumular.
As descobertas do VFTS 243 foram publicadas em 9 de maio na revista Cartas de revisão física.
Postado originalmente em Espaço.com.
