Buraco negro devora estrela de nêutrons em simulação

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Pesquisadores simularam o encontro entre um buraco negro e uma estrela de nêutrons. O evento causaria terremotos estelares, uma gigantesca explosão e a liberação de ondas de choque violentas, que resultariam em um objeto espacial inédito: o pulsar buraco negro.

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As estrelas de nêutrons se formam após a explosão de uma estrela massiva, com pelo menos oito vezes a massa do Sol. Este colapso é tão intenso que prótons e elétrons se combinam para formar nêutrons, resultando num corpo incrivelmente denso. Para se ter uma ideia, uma colher de chá de matéria de uma dessas estrelas pesaria milhões de toneladas.

A equipe de cientistas do novo estudo modelou os milissegundos finais antes de uma estrela de nêutrons ser engolida por um buraco negro. O estudo foi publicado na The Astrophysical Journal Letters e revela as etapas desde o encontro até o grande colapso.

“Isso vai além de modelos fundamentados para o fenômeno. É uma simulação real que inclui toda a física relevante que ocorre quando a estrela de nêutrons se quebra como um ovo”, disse Katerina Chatziioannou, professora assistente de física no Caltech e coautora do novo estudo, em um comunicado. 

“Se quebraria como um ovo”

A pesquisa revela um conjunto de etapas até o colapso final:

• A imensa gravidade do buraco negro chacoalharia a estrela de nêutrons gerando terremotos estelares.
• A superfície do astro se quebraria como uma “casca de ovo”, segundo Elias Most, Professor assistente de astrofísica teórica do Caltech e coordenador da pesquisa
• O campo magnético da estrela se distorceria e ficaria ondulado — fenômeno que os cientistas chamam de ondas de Alfvén. 
• Essas ondulações se transformariam numa poderosa explosão, capaz de emitir uma rajada de ondas de rádio nomeada de Rajada Rápida de Rádio (FRB). A futura rede de 2 mil antenas do Caltech em Nevada seria sensível o suficiente para detectar esse sinal, segundo o comunicado.
• Conforme o buraco negro sugasse a estrela, ondas de choque ainda mais fortes seriam liberadas após o primeiro estrondo. Essas ondulações também emitiriam sinais de rádio detectáveis, o que permitiria aos pesquisadores captar duas explosões distintas vindas de um único evento.
• Por fim, o abismo do buraco negro engoliria a estrela para sempre.

“Antes desta simulação, as pessoas pensavam que era possível quebrar uma estrela de nêutrons como um ovo, mas nunca perguntaram se era possível ouvir o estalo. Nosso trabalho prevê que, sim, seria possível ouvi-lo ou detectá-lo como um sinal de rádio”, disse Most.

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Novo corpo espacial surgiria

A pesquisa também sugere a possibilidade da formação de um objeto cósmico raro: o pulsar buraco negro. O pulsar normal é um tipo especial de estrela de nêutrons que gira rapidamente e emite raios de ondas de rádio. À medida que ele rotaciona, esses feixes varrem o espaço como um farol e, se estiverem alinhados com a Terra, são detectáveis como pulsos regulares de radiação.

Um pulsar buraco negro imitaria brevemente esse comportamento enquanto consome uma estrela de nêutrons. Segundo o estudo, esse fenômeno ocorreria porque, ao mesmo tempo que o buraco negro absorve a estrela, ele também atrai o campo magnético do corpo estelar.

“Porém, ele precisa se livrar disso. O que a simulação mostra é que ele realmente faz isso de um jeito em que se forma um estado semelhante a um pulsar”, explicou Most.

Essa rara mistura de buraco negro com pulsar liberaria uma curta, mas potente, explosão de raios-x e gama altamente energizados, que atravessariam o espaço. Isso resultaria em uma assinatura única capaz de revelar aos astrônomos a história do fim de uma estrela de nêutrons ao ser sugada para as profundezas de um buraco negro.