Astrônomos buscam explicações para explosões espaciais

“Elas são luminosas”, descreve a astrônoma Anna Ho, da Universidade Cornell em Nova York, nos Estados Unidos. É dessa luminosidade que vem o “L” de “LFBot”.

A cor azul é o resultado da temperatura extraordinariamente alta da explosão, de cerca de 40.000 °C. Ela altera a luz para a parte azul do espectro.

As últimas letras da sigla, O e T, designam o fato de que estes eventos aparecem no espectro da luz visível (óptico) e têm vida curta (são transitórios).

Inicialmente, os cientistas acreditaram que os LFBots pudessem ser supernovas que não deram certo – estrelas que tentaram explodir, mas acabaram implodindo e formando um buraco negro no seu núcleo. Este buraco negro consumiria as estrelas em seguida, de dentro para fora.

Mas existe outra teoria que está ganhando força. Ela sustenta que estas explosões são criadas quando uma classe desconhecida de buracos negros de tamanho médio, conhecidos como buracos negros de massa intermediária, engole estrelas vagantes nas suas proximidades.

“O sentimento geral está se movendo nesta direção”, segundo o astrônomo Daniel Perley, da Universidade John Moores de Liverpool, no Reino Unido.

Se esta hipótese realmente estiver correta, ela poderá fornecer a prova fundamental da existência deste tipo obscuro de buraco negro, que seria o elo perdido entre os buracos negros de maior e menor tamanho e uma indicação vital sobre um dos maiores mistérios do Universo: a matéria escura.

A explosão original de 2018 (a “Vaca”) foi detectada por meio de pesquisas robóticas do céu, utilizando os telescópios terrestres conhecidos como Sistema de Alerta Final de Impacto Terrestre de Asteroides (Atlas, na sigla em inglês).

Este sistema captou a explosão ocorrida em uma galáxia localizada a cerca de 200 milhões de anos-luz da Terra.

Esta explosão também apresentou uma estranha estrutura plana, segundo observações dos pesquisadores da Universidade de Sheffield, no Reino Unido.

Desde então, os astrônomos identificaram cerca de uma dúzia de eventos similares. A maioria deles também recebeu nomes de animais como apelidos, baseados nas letras atribuídas aleatoriamente pela pesquisa astronômica que os descobriu.

ZTF18abvkwla, também presenciado em 2018, é conhecido como Coala. ZTF20acigmel, avistado em 2020, é chamado de Camelo. AT2022tsd, encontrado em 2022, é o Diabo-da-Tasmânia. E o AT2023fhn, de 2023, é chamado de Tentilhão (do inglês “finch”) ou Corça (do inglês “fawn”).

Os astrônomos vêm empregando cada vez mais as pesquisas telescópicas para estudar grandes partes do céu, em busca desses eventos.

Quando um deles aparece, eles podem enviar alertas para outros astrônomos, em serviços como o Astronomer’s Telegram – uma espécie de quadro de mensagens online para eventos astronômicos.

Estes alertas pretendem servir de inspiração para que outros telescópios entrem em ação, apontados em direção ao evento. A esperança é de observá-lo com detalhes antes que a explosão se desvaneça.

Em novembro passado, Ho e Perley descobriram mais um LFBot, que recebeu o nome AT2024wpp. Ele ainda não ganhou apelido.

“Estamos pensando em ‘a Vespa'”, segundo Ho.

Esta explosão foi particularmente interessante porque foi o LFBot mais brilhante observado desde a Vaca. E também porque sua descoberta ocorreu bem no início da sua fase brilhante.

Por isso, os astrônomos conseguiram focalizar muitos telescópios na sua direção – incluindo o telescópio espacial Hubble, o que permitiu obter mais informações sobre o evento.

Para Perley, “é o melhor desde a Vaca”.

As primeiras observações indicam que a Vespa não foi causada por uma supernova que falhou.

Neste cenário teórico, a estrela entraria em colapso sobre si mesma durante o processo de explosão. No interior da estrela, seria formado um buraco negro ou uma estrela com grande densidade de nêutrons, emitindo jatos de radiação através da sua cobertura.

Ela criaria o chamado motor central, o que explicaria a breve explosão da Vaca que foi visível na Terra.

Mas a Vespa pareceu não ter nenhum sinal de fluxo de material da explosão, como os cientistas esperariam de um evento deste tipo, segundo Perley.

Ele ressalta que as conclusões atuais são preliminares. “Ainda estamos analisando os dados”, explica Perley.

Em setembro de 2024, Zheng Cao, do Instituto Holandês de Pesquisa Espacial, examinou novamente com seus colegas o primeiro LFBot detectado. Eles também encontraram evidências que questionam a teoria da supernova fracassada.

Estudando as observações do evento com raios X, eles encontraram o que parecia ser um disco de material em volta da explosão.

Os pesquisadores elaboraram um modelo do disco por computador e descobriram aparentes restos de uma estrela que estava sendo engolida por um buraco negro de massa intermediária, com cerca de 100 a 100 mil vezes a massa do nosso Sol (os buracos negros maiores podem ter massa milhões ou até bilhões de vezes maior que a do Sol).

À medida que a estrela era engolida, o consumo de pedaços maiores ocasionalmente fazia com que o buraco negro ficasse subitamente mais brilhante. Assim, eram produzidas as explosões identificadas pelos astrônomos na Terra.

“Acredito que o nosso estudo apoia a natureza dos buracos negros com massa intermediária de AT2018cow e LFBots similares”, afirma Cao.

O astrofísico teórico Brian Metzger, da Universidade Columbia em Nova York, nos Estados Unidos, é um dos apoiadores desta ideia.

Ele afirma que estas estrelas poderiam se formar de maneira similar aos pares de buracos negros que são detectados pelas ondas gravitacionais que eles produzem – exceto porque, neste caso, apenas uma das estrelas se torna um buraco negro.

A teoria dos buracos negros com massa intermediária talvez seja a ideia mais atraente e aceita no momento.

Se estiver correta, ela significaria que os LFBots são uma oportunidade única para estudar os misteriosos buracos negros com tamanho intermediário.

Os astrônomos têm razoável confiança de que existem buracos negros com massa intermediária no Universo. Mas, até agora, nenhum deles encontrou provas definitivas da sua existência.

E estes buracos negros poderão ser extremamente importantes. Eles serviriam de elo perdido entre os buracos negros menores do cosmos e os buracos negros maiores e supermassivos, como o que fica no centro da nossa galáxia.

Os LFBots poderão revelar a localização dos buracos negros com massa intermediária e indicar se eles são muito comuns.

Para Daniel Perley, “o modelo do buraco negro com massa intermediária é o mais interessante. Existe ainda meio que um debate na comunidade se os buracos negros com massa intermediária realmente existem. As evidências têm sido bastante escassas.”

Para saber ao certo o que são os LFBots, precisamos realmente de uma amostra muito maior deles.

Mas, “infelizmente, eles são muito raros”, segundo Perley. Para ele, uma próxima etapa idealmente seria a obtenção de dados de cerca de 100 LFBots.

Espera-se que este telescópio encontre muitos outros LFBots, entre outros transitórios cósmicos, com seu enorme campo de visão de 204 graus quadrados, equivalente a 1 mil luas cheias.

Outros telescópios espaciais, como o Telescópio Espacial James Webb (JWST, na sigla em inglês), poderão coletar mais dados sobre LFBots específicos, quando puderem ser posicionados na direção de uma explosão no momento em que ela acontecer.

“O JWST seria perfeito”, afirma Brian Metzger. Mas conseguir tempo ao telescópio para realizar estas observações resultou ser difícil.

“Já propus isso duas vezes”, conta Anna Ho, sem sorte. “Tentarei novamente este ano.”

Até que surjam novos dados, o mistério destas estranhas explosões irá permanecer. O que está claro é que os LFBots se mostraram muito mais incomuns do que o esperado.

“Achei que este seria um projeto pontual e divertido”, afirma Perley.

“Mas acabou, na verdade, sendo este tipo de fenômeno totalmente isolado. Eles se tornaram cada vez mais interessantes.”