Estrela some sem explosão e revela nascimento raro de buraco negro em Andrômeda

Uma equipe internacional liderada pelo astrônomo Kishalay De, do Instituto Flatiron, registrou um evento cósmico incomum: uma estrela massiva na Galáxia de Andrômeda desapareceu sem produzir a explosão característica de uma supernova. Em vez disso, colapsou silenciosamente, dando origem direta a um buraco negro.

O caso é considerado o relato mais detalhado já feito desse tipo de transformação estelar, quando uma estrela morre sem espetáculo luminoso, mas deixa para trás um dos objetos mais enigmáticos do universo.

Batizada de M31-2014-DS1, a estrela ficava a cerca de 2,5 milhões de anos-luz da Terra e era uma das mais luminosas de Andrômeda. Dados coletados entre 2005 e 2023, incluindo medições do projeto NEOWISE (Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer), mostraram mudanças drásticas em seu brilho.

Em 2014, houve um aumento significativo na emissão infravermelha. Dois anos depois, a luminosidade despencou abruptamente. Observações realizadas em 2022 e 2023 indicaram que a estrela praticamente deixou de ser visível na luz óptica e no infravermelho próximo, restando apenas um fraco brilho no infravermelho médio.

Segundo Kishalay, o desaparecimento foi comparável a imaginar a súbita extinção da estrela Betelgeuse no céu terrestre, um evento que causaria comoção global.

Quando a supernova não acontece

Em geral, estrelas com massa pelo menos dez vezes maior que a do Sol encerram suas vidas em explosões violentas conhecidas como supernovas. Esse fenômeno ocorre quando o equilíbrio entre a pressão interna e a gravidade é rompido.

Entretanto, nem sempre a onda de choque produzida nesse colapso é suficiente para lançar as camadas externas ao espaço. Quando isso falha, o material pode retornar ao núcleo recém-formado e contribuir para a criação de um buraco negro.

No caso de M31-2014-DS1, os dados apontam exatamente para esse cenário: ausência de explosão visível e colapso direto do núcleo.

O papel decisivo da convecção

A nova análise também trouxe pistas sobre o comportamento das camadas externas da estrela. Um elemento central nessa história é a convecção, o movimento de gases provocado pelas grandes diferenças de temperatura entre o interior extremamente quente e as regiões mais frias da superfície.

Modelos desenvolvidos no Instituto Flatiron indicam que esse movimento impede que todo o material seja engolido imediatamente. Parte dele passa a orbitar o buraco negro recém-formado antes de cair lentamente.

A pesquisadora Andrea Antoni, coautora do estudo, explica que esse processo reduz a velocidade de acreção. Ou seja, o ritmo com que a matéria é absorvida. Em vez de meses, a queda pode levar décadas. Durante esse tempo, o material ejetado esfria, forma poeira e passa a emitir radiação infravermelha persistente.

Esse brilho avermelhado pode permanecer detectável por muitos anos, inclusive por instrumentos sensíveis como o Telescópio Espacial James Webb.

A equipe também revisitou dados de outro objeto semelhante, a estrela NGC 6946-BH1, cuja classificação havia sido proposta cerca de uma década atrás. A comparação reforça a hipótese de que esses “colapsos silenciosos” podem formar uma categoria específica de mortes estelares.

Os pesquisadores estimam que apenas cerca de 1% do material original da estrela esteja atualmente alimentando o buraco negro. O restante foi expelido gradualmente ao longo do processo.

Um novo capítulo na compreensão dos buracos negros

Publicado em 12 de fevereiro na revista Science, o estudo amplia a compreensão sobre quais estrelas terminam suas vidas como buracos negros e por quê.

Embora a existência desses objetos seja conhecida há décadas, os mecanismos exatos de sua formação ainda são tema de investigação. A observação de M31-2014-DS1 oferece um raro vislumbre desse momento crítico — quando uma estrela deixa de brilhar e, silenciosamente, dá origem a um dos fenômenos mais extremos do cosmos.

Sobre o Instituto Flatiron

O Flatiron Institute é a divisão de pesquisa da Fundação Simons. A missão do instituto é promover a pesquisa científica por meio de métodos computacionais, incluindo análise de dados, teoria, modelagem e simulação.

O Centro de Astrofísica Computacional do instituto cria novas estruturas computacionais que permitem aos cientistas analisar grandes conjuntos de dados astronômicos e compreender a física complexa e multiescalar em um contexto cosmológico.