Segundo o que sabemos sobre o Universo, as estrelas massivas não morrem em silêncio. Quando esgotam o seu combustível, tornam-se instáveis e são abaladas por explosões, até terminarem a vida numa supernova espetacular.
No entanto, os cientistas descobriram que algumas estrelas massivas desapareceram simplesmente, sem deixar vestígios no céu noturno. Astros claramente visíveis em levantamentos mais antigos estão inexplicavelmente ausentes dos mais recentes. Uma estrela não é propriamente um molho de chaves: não pode perder-se atrás do sofá. Afinal, para onde vão estas estrelas?
Um novo estudo apresenta a explicação mais convincente até agora. Uma equipa internacional liderada pelo astrofísico Alejandro Vigna-Gómez, do Instituto Niels Bohr, na Dinamarca, e do Instituto Max Planck de Astrofísica, na Alemanha, propõe que algumas estrelas massivas podem, afinal, morrer sem estrondo, num último suspiro.
O que revela VFTS 243 sobre as estrelas massivas
A prova está em VFTS 243, um sistema binário na Grande Nuvem de Magalhães, composto por um buraco negro e uma estrela companheira. O sistema não apresenta sinais da explosão de supernova que, segundo os modelos, deveria ter acompanhado a formação do buraco negro.
«Se alguém estivesse a observar uma estrela visível a sofrer um colapso total, no momento certo poderia ser como ver uma estrela apagar-se de repente e desaparecer dos céus», explica Vigna-Gómez.
«O colapso é tão completo que não ocorre qualquer explosão, nada escapa e não se veria uma supernova brilhante no céu noturno. Nos últimos tempos, os astrónomos observaram de facto o desaparecimento súbito de estrelas muito luminosas. Não podemos ter a certeza de que exista uma ligação, mas os resultados obtidos com a análise de VFTS 243 aproximaram-nos muito mais de uma explicação credível.»
Como morrem as estrelas massivas
Quando uma estrela com mais de cerca de 8 vezes a massa do Sol se transforma numa supernova, o processo é extremamente turbulento. As camadas exteriores, que representam a maior parte da massa da estrela, são expelidas de forma explosiva para o espaço circundante. Aí, formam uma enorme nuvem de poeira e gás em expansão, que persiste durante centenas de milhares a milhões de anos.
Entretanto, o núcleo da estrela, que deixa de ser sustentado pela pressão exercida para fora pela fusão, colapsa sob a ação da gravidade. Forma-se assim um objeto ultradenso: uma estrela de neutrões ou um buraco negro, consoante a massa inicial da estrela.
Estes núcleos colapsados nem sempre permanecem no mesmo lugar. Se a explosão da supernova for assimétrica, pode projetar o núcleo pelo espaço num impulso natal. Por vezes, também é possível seguir a trajetória do núcleo até à nuvem de matéria expelida quando a estrela morreu, embora essa matéria possa ter-se dissipado se tiver passado tempo suficiente. Já os sinais do impulso natal podem manter-se durante muito mais tempo.
VFTS 243 e a formação de buracos negros
VFTS 243 é um sistema particularmente interessante. É constituído por uma estrela massiva com cerca de 7,4 milhões de anos e aproximadamente 25 vezes a massa do Sol, e por um buraco negro com cerca de 10 vezes a massa do Sol.
Embora não seja possível observar diretamente o buraco negro, os investigadores podem medi-lo a partir do movimento orbital da estrela companheira e, naturalmente, deduzir outras características do sistema.
Um dos aspetos interessantes é a forma da órbita, que é quase circular. Este facto, juntamente com o movimento do sistema no espaço, sugere que o buraco negro não recebeu um impulso forte de uma supernova. Os investigadores que descobriram o buraco negro, em 2022, já suspeitavam disso; agora, o trabalho de Vigna-Gómez e dos seus colegas confirmou a hipótese.
Têm surgido cada vez mais indícios de que, por vezes, as estrelas massivas podem colapsar diretamente em buracos negros, sem passar pela supernova nem receber 200 dólares espaciais. Até à data, VFTS 243 representa a melhor prova disponível deste cenário.
«Os nossos resultados destacam VFTS 243 como o melhor caso observável até agora para a teoria dos buracos negros estelares formados por colapso total, em que a explosão de supernova falha e que os nossos modelos demonstraram ser possível», afirma a astrofísica Irene Tamborra, do Instituto Niels Bohr.
«É uma importante verificação destes modelos face à realidade. E esperamos certamente que o sistema sirva de referência crucial para futuras investigações sobre a evolução e o colapso das estrelas.»
O estudo foi publicado na revista Cartas da Revisão Física.
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