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Estrela 13 vezes mais massiva que o Sol apresentou aumento contínuo no infravermelho desde 2014, perdeu brilho 10.000 vezes até 2023 e colapsou diretamente em buraco negro em Andrômeda, segundo estudo publicado na revista Science, sem registro de supernova visível
Uma estrela 13 vezes mais massiva que o Sol desapareceu silenciosamente na galáxia de Andrômeda, brilhou em infravermelho a partir de 2014, perdeu brilho 10.000 vezes até 2023 e colapsou diretamente em buraco negro, segundo estudo publicado na Science.
Astrônomos relataram que, ao contrário do padrão esperado para estrelas massivas, o objeto não explodiu como supernova. Em vez disso, apresentou declínio contínuo e incomum, interpretado como evidência de colapso direto do núcleo, sem a fase explosiva tradicionalmente observada nesses eventos.
Kishalay De, pesquisador principal e professor de astronomia da Universidade Columbia, afirmou que o declínio dramático e contínuo sugere que uma supernova não ocorreu. Segundo ele, os dados apontam para o colapso do núcleo diretamente em um buraco negro.
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Se confirmado, o evento pode alterar a forma como cientistas contabilizam mortes estelares e compreendem a formação de buracos negros. A análise foi baseada exclusivamente em registros observacionais arquivados e em comparação com previsões teóricas existentes desde a década de 1970.
Uma estrela 13 vezes mais massiva que o Sol desapareceu silenciosamente e brilhou em infravermelho antes do colapso
A sequência começou em 2014, quando o telescópio espacial da NASA da missão NEOWISE registrou aumento incomum no brilho infravermelho de uma estrela massiva em Andrômeda. A emissão cresceu de forma constante ao longo de cerca de três anos.
A luz infravermelha, invisível aos olhos humanos, pode revelar poeira e gás quentes. Após o período de aumento, o objeto apresentou queda drástica no brilho visível, reduzindo sua luminosidade em aproximadamente 10.000 vezes até 2023.
Com o tempo, praticamente desapareceu, deixando para trás uma camada de poeira detectável em infravermelho. Na época, o fenômeno não foi reconhecido. Os dados permaneceram arquivados em registros públicos por anos.
Posteriormente, os autores do estudo decidiram pesquisar sistematicamente dados infravermelhos arquivados em busca de sinais de colapso direto. Realizaram o maior levantamento já feito sobre fontes variáveis de infravermelho na Via Láctea e em galáxias próximas.
A investigação foi guiada por previsão formulada na década de 1970. Segundo essa hipótese, uma estrela que colapsa diretamente em buraco negro deve brilhar brevemente em infravermelho ao perder camadas externas e ser envolvida por poeira, antes de desaparecer.
Identificação da estrela M31-2014-DS1 em Andrômeda
A equipe identificou como candidata a estrela M31-2014-DS1, localizada a cerca de 2,5 milhões de anos-luz da Terra, na constelação de Andrômeda. Quando se formou, possuía cerca de 13 vezes a massa do Sol.
Classificada como supergigante com baixo teor de hidrogênio, a estrela perdeu grande parte de seu material ao longo da vida por meio de ventos estelares intensos. No momento da morte, tinha aproximadamente cinco vezes a massa do Sol.
De acordo com os pesquisadores, o declínio prolongado e constante não corresponde ao padrão observado em supernovas normais. Em vez de ejetar camadas externas em explosão brilhante, o núcleo interno parece ter colapsado completamente.
As camadas externas se dispersaram de maneira mais suave, formando a poeira visível em infravermelho. O brilho infravermelho remanescente é atribuído à poeira e ao gás aquecidos pelo material ao redor do buraco negro recém-formado.
Kishalay De afirmou que as provas do desaparecimento estavam em arquivos públicos e não haviam sido reconhecidas por anos. Ele descreveu a identificação como a descoberta mais surpreendente de sua vida.
Comparação com caso anterior na galáxia NGC 6946
Um possível caso semelhante foi registrado por volta de 2010 na galáxia NGC 6946. Entretanto, esse objeto estava cerca de 10 vezes mais distante e era 100 vezes mais fraco, com dados menos detalhados.
Como resultado, a verdadeira natureza daquele evento permaneceu incerta. Em contraste, M31-2014-DS1 oferece evidências consideradas mais claras e de maior qualidade, com registros infravermelhos detalhados ao longo de vários anos.
Morgan MacLeod, coautor do estudo e professor de astronomia em Harvard, afirmou que os buracos negros precisam se originar de estrelas. Segundo ele, com os eventos de NGC 6946 e M31-2014-DS1, é possível observar esse processo ocorrendo.
MacLeod declarou que as observações permitem aprender mais sobre como o colapso direto funciona. O caso reforça a possibilidade de que algumas estrelas massivas não explodam como supernovas antes de formar buracos negros.
Impactos para estimativas de supernovas e formação de buracos negros
Os buracos negros foram previstos há mais de 50 anos. Atualmente, dezenas são conhecidos na Via Láctea, e centenas foram detectados por meio de ondas gravitacionais associadas a colisões cósmicas distantes.
Ainda não há consenso sobre quais estrelas se transformam em buracos negros e sob quais condições. Por muito tempo, acreditava-se que estrelas com massas semelhantes à de M31-2014-DS1 sempre explodiam como supernovas.
O novo caso sugere que tais estrelas podem, em certas condições, pular a fase explosiva. A interação entre gravidade, pressão do gás e ondas de choque nos momentos finais pode determinar o resultado final.
Se o colapso direto for mais frequente do que se pensava, as estimativas de supernovas no universo poderão ser revisadas. Isso afetaria modelos de distribuição de elementos pesados, como o ferro, nas galáxias.
Também influenciaria previsões sobre o número de buracos negros existentes e a frequência de fusões capazes de produzir ondas gravitacionais. No entanto, os cientistas destacam que mais observações são necessárias.
A equipe pretende continuar analisando dados de arquivo e utilizar futuros levantamentos infravermelhos para identificar outras estrelas que desaparecem. O estudo foi publicado na revista Science, consolidando as evidências apresentadas.
Assim, uma estrela 13 vezes mais massiva que o Sol desapareceu sem explosão visível, deixando um registro detalhado em infravermelho e abrindo novas questões sobre como estrelas massivas terminam sua vida no unverso.
