O Observatório Espacial Neil Gehrels Swift da NASA capturou um “buraco negro órfão” acendendo enquanto devorava uma estrela nas regiões mais externas de uma galáxia distante. Esses fenômenos já são raros por si só, e nenhum havia sido observado tão longe do núcleo de uma galáxia.
“Estávamos procurando por esses eventos de destruição de estrelas como uma forma de encontrar buracos negros supermassivos invisíveis que vagam para fora dos núcleos galácticos onde normalmente residem”, disse Robert Stein, pesquisador associado da The University of Maryland, College Park, e do Goddard Space Flight Center da NASA, em Greenbelt, Maryland. “Com essa descoberta, que é uma das poucas confirmadas até agora, validamos uma nova técnica e podemos usá-la para caçar mais.”
Um artigo descrevendo os resultados, liderado por Stein, foi publicado na segunda-feira em The Astrophysical Journal Letters.
Os pesquisadores observaram um surto extremamente brilhante liberado por uma estrela que foi dilacerada por forças gravitacionais extremas após se deslocar perto demais de um monstro buraco negro — um fenômeno chamado de tidal disruption event (evento de ruptura por maré). O buraco negro por trás da explosão tem uma massa de cerca de um milhão de vezes a massa do Sol. Sua existência foi inicialmente sinalizada em novembro de 2025, quando o ZTF (Zwicky Transient Facility) detectou um aumento incomum de brilho em uma galáxia a aproximadamente 750 milhões de anos-luz de distância. O ZTF é um levantamento realizado pelo Palomar Observatory, na Califórnia do Sul.
“Das cerca de meio milhão de flashes que o ZTF detecta todas as noites, nosso novo algoritmo de inteligência artificial reconheceu automaticamente um surto que parecia muito um tidal disruption event, apesar de sua localização incomum nas regiões externas de uma galáxia”, disse Stein. Por alguns meses, o tidal disruption event superou o brilho de toda a galáxia hospedeira em comprimentos de onda ultravioleta, emitindo temporariamente a luz equivalente à de cerca de 10 bilhões de sóis.
Outros telescópios, incluindo o telescópio SOAR (Southern Astrophysical Research), no Chile, fizeram observações de acompanhamento da fonte do ZTF para analisar o espectro do evento, que revelou características que sustentam a hipótese de que se tratava de um tidal disruption event. Em seguida, os astrônomos usaram o Swift da NASA para observar comprimentos de onda que não podem ser detectados por telescópios terrestres, a fim de obter novas informações. Por exemplo, o UVOT (Ultraviolet/Optical Telescope) do Swift mediu a temperatura do “clarão” e encontrou que ele estava com febre intensa, em torno de 54.000 graus Fahrenheit (30.000 graus Celsius).
“A combinação de todos esses dados nos ajudou a descartar outras explicações e afirmar com confiança que é um tidal disruption event, apesar de sua localização estranha”, disse Jonathan Carney, estudante de doutorado na University of North Carolina at Chapel Hill, que obteve os primeiros espectros que sustentaram a interpretação do surto como um tidal disruption event.
Pesos pesados escondidos
Quase toda galáxia no universo é ancorada por um buraco negro supermassivo situado bem no centro. Cerca de uma vez a cada 100.000 anos, uma estrela se aproxima demais desse “gigante” invisível e desencadeia um tidal disruption event.
Embora sejam bastante raros em qualquer galáxia específica, cientistas vasculham milhões de galáxias em busca deles. A cada ano, levantamentos astronômicos normalmente detectam cerca de 30 tidal disruption events ocorrendo em algum lugar do universo.
Antes de 2024, eles só haviam sido vistos nos núcleos de galáxias. Isso se deve em parte ao fato de que os astrônomos principalmente procuravam por eles ali; afinal, é onde ficam todos os buracos negros supermassivos conhecidos, e você não consegue um tidal disruption event sem um (a atração gravitacional de buracos negros menos massivos não é forte o suficiente).
Então, os cientistas viram os sinais característicos de uma estrela sendo dilacerada a 2.600 anos-luz do centro da sua galáxia hospedeira. Isso inspirou mais astrônomos a procurar por eventos semelhantes além dos núcleos galácticos, e agora uma equipe identificou mais um, a mais de 30.000 anos-luz do centro de uma galáxia.
História de origem improvável
Então, como o buraco negro recém-descoberto ficou tão “desalinhado”?
“Ele deve ter se originado no centro de uma galáxia, mas não na que hoje está nas regiões externas”, disse Stein. “Achamos que o buraco negro supermassivo da galáxia hospedeira ainda está no núcleo, mas o que está devorando a estrela pode ter começado em uma galáxia menor que se fundiu com a grande que vemos hoje.”
Os pesquisadores descreveram duas possibilidades. Três ou mais galáxias podem ter se fundido, e a disputa gravitacional entre seus buracos negros supermassivos centrais pode ter arremessado o buraco negro mais leve para fora, até a borda da galáxia.
Ou uma galáxia anã pode estar no meio de uma fusão. À medida que as estrelas da galáxia anã caíam na galáxia maior, uma delas pode ter passado perto demais do buraco negro supermassivo da anã.
“Descobertas adicionais podem revelar a origem desse aparente buraco negro ‘órfão’”, disse Stein. “A questão-chave de ciência que queremos responder é: quão comuns são os buracos negros errantes?”
A resposta pode estar ao alcance em breve. “Observações direcionadas com os instrumentos UVOT e XRT (X-Ray Telescope) do Swift estão temporariamente suspensas enquanto a missão aguarda um aumento de órbita, planejado para este verão”, disse S. Bradley Cenko, coautor e investigador principal do Swift no NASA Goddard. A espaçonave, cuja missão principal ocorreu de 2004 a 2006, está lentamente se aproximando da Terra devido ao arrasto atmosférico após mais de 20 anos de observações sobre a mudança do universo. Ajustá-la para uma órbita mais alta poderia estender sua vida útil ainda mais. “Quando retomar as operações normais, o Swift poderá continuar procurando mais exemplos de buracos negros fora do lugar.”
Nos próximos anos, os cientistas usarão a nova técnica para buscar estrelas em desintegração nas observações do recém-operacional Vera C. Rubin Observatory, financiado em conjunto pelo U.S. Department of Energy e pela National Science Foundation, no Chile, e pelo próximo Nancy Grace Roman Space Telescope da NASA.
“As amplas e profundas pesquisas do Rubin revelarão uma amostra muito maior de tidal disruption events do que os observatórios atuais conseguem coletar, incluindo aqueles que ficam fora do centro”, disse Carney. “E as pesquisas baseadas no espaço do Roman vão estender a zona atual de busca ao enxergar eventos mais distantes, olhando para trás através de 9 bilhões de anos da história cósmica.” Ao somar suas observações às do Swift e às de observatórios terrestres, os astrônomos chegarão mais perto do que nunca de completar um censo dos gigantescos buracos negros do universo.
Para saber mais sobre a missão Swift, visite:
https://nasa.gov/swift
Por Ashley Balzer
NASA’s Goddard Space Flight Center
, Greenbelt, Md.