p Cientistas do MIPT, a Universidade de Oxford, e a Academia Russa de Ciências estimou o número de estrelas interrompidas por buracos negros supermassivos solitários em centros galácticos que se formaram por meio de fusões de galáxias contendo buracos negros supermassivos. Os astrofísicos determinaram se os efeitos gravitacionais decorrentes da aproximação de dois buracos negros podem explicar por que menos estrelas são observadas sendo capturadas por buracos negros do que os modelos teóricos básicos prevêem. p Em seu estudo publicado em The Astrophysical Journal , os pesquisadores analisaram a interação de mecanismos dinâmicos que afetam o número de estrelas em uma galáxia que são capturadas por unidade de tempo (a taxa de interrupção das marés). Um modelo teórico avançado produziu resultados que são ainda mais inconsistentes com as observações, levando a equipe a hipotetizar que o rompimento de estrelas em núcleos galácticos pode ocorrer sem nosso conhecimento.

p Perturbação de estrelas

p Eventos de interrupção da maré, ou TDEs, são a única fonte de informação disponível de núcleos galácticos inativos. Existe pelo menos um buraco negro supermassivo no centro da maioria das galáxias. Cercado por densos aglomerados de estrelas centrais, os buracos negros ocupam regiões conhecidas como núcleos galácticos. Como o nome sugere, os buracos negros não emitem luz. Contudo, quando a matéria cai sobre o objeto massivo central, ele é aquecido a temperaturas extremas e pode ser observado com um telescópio. Galáxias ativas têm nuvens de gás que alimentam os buracos negros, tornando-os assim visíveis. Contudo, aproximadamente 90 por cento das galáxias permanecem "silenciosas, "porque eles não contêm nuvens de gás e, portanto, não importam para o buraco negro consumir outras estrelas que ocasionalmente se afastam demais. Quando isso acontece, a estrela é separada por forças de maré, experimentando o que é conhecido como "espaguetificação, "e os astrônomos detectaram um evento de interrupção da maré (TDE). Até agora, cerca de 50 surtos de radiação ligados a TDEs foram observados. Calcula-se que a taxa média de ruptura estelar é de uma estrela por 10, 000 a 100, 000 anos por galáxia. Com base nesses dados, os cientistas estão tentando desenvolver um modelo confiável do que acontece nos núcleos galácticos inativos.

p Suponha que uma galáxia esférica no vácuo

p O modelo teórico mais simples envolve uma galáxia cujo núcleo é esférico e tem um buraco negro supermassivo em seu centro. O buraco negro é orbitado por estrelas que mudam a direção de seu movimento à medida que passam uma pela outra, a forma como as bolas de bilhar ricocheteiam umas nas outras quando colidem na mesa. Contudo, ao passo que uma bola de bilhar precisa se mover direto em direção ao buraco para cair nele, uma estrela tem mais opções:basta que seu vetor de velocidade esteja no chamado cone de perda, para garantir que a estrela será eventualmente capturada e interrompida pela gravidade do buraco negro. De acordo com este modelo muito simples, uma média de uma estrela por galáxia deve ser capturada a cada 1, 000 a 10, 000 anos, ou seja, com mais frequência do que o observado. Embora o modelo possa ser melhorado levando-se em consideração uma série de outros fatores (por exemplo, a diferença na massa das estrelas), isso apenas aumentaria ainda mais as taxas de interrupção das marés previstas.

p O efeito estilingue

p Atualmente, existe apenas um mecanismo discutido em fontes publicadas que poderia ser responsável pelo fato de que menos estrelas são capturadas do que o esperado. Curiosamente, requer que a maioria das estrelas de baixo momento angular desapareça, por assim dizer. Mas vamos primeiro examinar um caso análogo envolvendo difusão de gás. Suponha que existam moléculas de gás em movimento aleatório contidas dentro de um recipiente cujas paredes podem absorver as moléculas. Agora imagine que as moléculas mais próximas das paredes foram removidas. A consequência óbvia disso seria menos moléculas absorvidas por unidade de tempo, já que as moléculas restantes ainda precisam percorrer uma certa distância antes de entrarem em contato com uma parede. De forma similar, se as estrelas forem removidas do centro da galáxia, a taxa de interrupção estelar cairá. Naturalmente, as estrelas não podem simplesmente desaparecer no ar; mas se a galáxia hospeda um buraco negro binário, então estrelas individuais podem ser ejetadas da galáxia por meio de uma chamada funda gravitacional, uma manobra também conhecida como auxílio da gravidade quando naves espaciais feitas pelo homem estão envolvidas.

p A lei da conservação de energia implica que quando uma estrela é acelerada (ou seja, recebe energia cinética adicional), a energia do buraco negro binário deve ser reduzida. Como resultado, os dois buracos negros se aproximam um do outro e começam a se fundir. Eventualmente, quando a fusão estiver quase concluída, parte da energia é irradiada para fora na forma de ondas gravitacionais, como demonstrado por esta recente descoberta sensacional.

p Uma galáxia não esférica no vácuo

p Embora uma fusão de galáxias possa ser acompanhada por uma diminuição na taxa de destruição das estrelas, o efeito oposto também foi observado. Tem a ver com o fato de que qualquer núcleo galáctico produto de uma fusão tem uma forma ligeiramente não esférica. Em um núcleo não esférico, as estrelas estão mais completamente misturadas; portanto, há mais estrelas cujas órbitas se situam perto do buraco negro. Isso significa que mais estrelas estão disponíveis para serem capturadas e a taxa de TDE sobe, apesar do efeito de estilingue. Para descobrir como a interação desses dois fatores opostos afeta a taxa de ruptura estelar, Kirill Lezhnin e Eugene Vasiliev - ambos graduados do MIPT - realizaram os cálculos necessários e investigaram a influência da massa do buraco negro, geometria de aglomerado de estrelas nucleares, e as condições iniciais têm taxas de interrupção.

p Ainda mais destruição

p Descobriu-se que o efeito da remoção de estrelas do centro da galáxia por meio de estilingue gravitacional era desprezível em todos os casos, exceto no cenário de galáxia esférica no vácuo. Deve-se notar, Contudo, que a forma de uma galáxia formada em uma fusão nunca é uma esfera perfeita. No que diz respeito aos resultados dos cálculos, o resultado final é que uma média de uma estrela por 10, 000 anos por galáxia devem ser interrompidos. E embora este número esteja de acordo com as previsões teóricas anteriores, também levanta a questão:por que é o caso de que menos TDEs são observados do que os modelos teóricos nos fazem esperar?

p Kirill Lezhnin, um dos autores do estudo, explica a importância dos resultados da pesquisa:"Mostramos que as baixas taxas de interrupção observadas não podem ser explicadas pelo efeito do estilingue. Portanto, outro mecanismo precisa ser encontrado que está fora do reino dos estudos de dinâmica estelar. Alternativamente, as taxas de TDE a que chegamos poderiam de fato ser precisas. Em seguida, precisamos encontrar uma explicação de por que eles não são observados. "