Uma estrela gigantesca desapareceu do nada em uma galáxia distante

Uma estrela excepcionalmente brilhante em uma galáxia vizinha desapareceu do nada, em um mistério de proporções cósmicas.

De acordo com novas publicadas nesta terça-feira (30) no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, um objeto dentro da galáxia anã de Kinman desapareceu de vista. Os cientistas levantaram a hipótese de que seria uma estrela azul maciça, com base em observações astronômicas feitas entre 2001 e 2011. Porém, a partir de 2019 ela não foi mais detectada.

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Os autores do estudo, liderados pelo estudante de doutorado Andrew Allan do Trinity College Dublin, conjuraram duas explicações possíveis: ou a estrela experimentou uma queda dramática na luminosidade e está parcialmente escondida atrás de alguma poeira ou se transformou em um buraco negro sem desencadear uma explosão de supernova. Se esta última hipótese estiver certa, representaria apenas a segunda supernova fracassada conhecida pelos cientistas. A galáxia anã Kinman está localizada a 75 milhões de anos-luz da Terra, portanto, não está nem um pouco próxima. Os astrônomos não conseguem discernir estrelas individuais devido às tremendas distâncias envolvidas, mas a estrela em questão é uma variável luminosa azul (LBV), que pode ser detectada mesmo a distâncias extremas.

As LBV são estrelas maciças e imprevisíveis no final de suas vidas. A natureza variável desta estrela, por meio de suas mudanças dramáticas nos espectros e no brilho, pode ser vista a partir da Terra. Por incrível que pareça, a suposta estrela seria 2,5 vezes mais brilhante que nosso Sol. Ou pelo menos era.

Imagem da galáxia anã Kinman, também conhecida como PHL 293B. Esta pequena galáxia está muito longe para os cientistas escolherem estrelas individuais, então o que se parece com estrelas nesta imagem capturadas pelo Hubble são estrelas em primeiro plano ou gigantescos aglomerados de estrelas dentro da própria galáxia. Imagem: NASA, ESA/Hubble, J. Andrews

As observações realizadas entre 2001 e 2011 apontavam para uma LBV em estágio tardio na galáxia anã de Kinman. Em 2019, uma equipe de astrônomos quis dar outra olhada para ver como as coisas estavam indo, e o fizeram usando o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul (ESO). Para a surpresa deles, não tinha mais nada por lá – um resultado ao mesmo tempo animador e desanimador. “Ficamos todos agradavelmente surpresos ao descobrir que a assinatura da estrela não estava presente em nossa primeira observação feita em agosto de 2019 utilizando o instrumento ESPRESSO do Very Large Telescope do ESO”, disse Allan ao Gizmodo. “Esperávamos inicialmente uma observação de maior resolução que se assemelhasse às observações do passado, que usaríamos para nossos modelos.” Imaginando que havia algo estranho com o ESPRESSO, Allan e seus colegas decidiram dar outra olhada com o instrumento do telescópio. “Verificamos novamente a observação do ESPRESSO diversas vezes, mas não conseguimos detectar a assinatura da estrela”, disse Allan. “Como as condições não eram perfeitas no dia em que esta observação foi feita, queríamos ter certeza de que a assinatura estava realmente ausente. Desta vez usamos o instrumento X-Shooter do Very Large Telescope e ficamos felizes em descobrir que essa observação também apontava para o desaparecimento da estrela.” Sem nenhuma novidade e com um mistério que de repente precisava ser resolvido, a equipe mergulhou nos arquivos, olhando para observações anteriores da galáxia anã. A suposta estrela maciça passou por um forte período de explosão que chegou ao fim por volta de 2011. Sabe-se que as LBVs tem ataques de raiva, resultando em uma súbita perda de massa e um forte aumento de luminosidade. Na esteira deste período particular de explosão, é possível que “estejamos vendo o fim de uma erupção LBV de uma estrela sobrevivente, com uma leve queda na luminosidade, uma mudança para temperaturas efetivas mais quentes, e algum obscurecimento de poeira”, conforme escreveram os autores no estudo. Portanto, a estrela ainda pode estar ativa, mas muito fraca para que possamos detectá-la da Terra. Outra explicação possível é que a estrela caiu em um enorme buraco negro sem uma explosão de supernova – o que os astrônomos chamam de uma supernova fracassada. “Isto seria consistente com algumas das atuais simulações computacionais que prevêem que algumas estrelas não produzirão uma supernova brilhante quando morrerem”, disse Allan ao Gizmodo. “Isso acontece quando se forma um enorme buraco negro e ele não está girando muito rápido. No entanto, um colapso para um buraco negro sem produzir uma supernova só foi observado uma vez no passado, na galáxia da NGC 6946 onde uma estrela maciça menor pareceu desaparecer sem uma explosão brilhante.” Se realmente aconteceu uma transição sem supernovas para um buraco negro, isso marcaria o primeiro exemplo conhecido com uma estrela maciça em uma galáxia de baixa metalicidade, uma descoberta que “poderia conter pistas importantes sobre como as estrelas poderiam cair em um buraco negro sem produzir uma supernova brilhante”, disse Allan. “É uma descoberta muito interessante que é relatada no artigo, com uma análise muito cuidadosa e bem feita”, disse Beatriz Villarroel, uma doutora da IAC Tenerife e do Instituto Nórdico de Física Teórica, ao Gizmodo. “As LBVs são estrelas instáveis, e a análise apresentada pelos autores certamente contribui para a compreensão destes objetos cheios de quebra-cabeças. Neste caso particular, é provável que eles tenham observado o fim de uma forte erupção com uma estrela sobrevivente”, disse Villarroel, que não estava envolvida no novo estudo. Como um aspecto relevante, o novo artigo não deve ser confundido com um similar de coautoria de Villarroel de 2019. Em vez de acompanhar o desaparecimento das LBVs, Villarroel e seus colegas acompanharam um fenômeno conhecido como transientes vermelhos, no qual os pontos vermelhos ficam mais brilhantes e depois recuam de vista. Imre Bartos, um físico da Universidade da Flórida, disse que temos muito a aprender sobre estrelas maciças e como elas morrem, dada sua raridade e curta expectativa de vida. “O consenso atual é que as estrelas não conseguem terminar suas vidas como buracos negros mais pesados do que cerca de 65 vezes a massa do Sol”, disse Bartos, que não estava envolvido no novo estudo, ao Gizmodo. “Se o desaparecimento da estrela é de fato devido ao seu colapso para um buraco negro mais pesado, teremos que repensar nossa compreensão de como as estrelas vivem e morrem.” Ao que ele acrescentou: “Neste ponto, ainda há incertezas sobre este resultado e é importante estudar mais a fundo essa observação, de modo que observações adicionais e uma busca minuciosa por desaparecimentos semelhantes são fundamentais.” Para apoiar a hipótese da supernova fracassada, Villarroel disse: “precisamos procurar objetos que permanecem desaparecidos por décadas”. E dada a “escala de tempo muito curta envolvida nas observações do artigo atual, isso me faz pensar que vamos ver mais [atividade] daquela estrela novamente”, disse ela ao Gizmodo. Essa é uma possibilidade animadora, exigindo que os astrônomos treinem seus telescópios em direção à galáxia anã Kinman. Este mistério está longe de ser resolvido, mas se Villarroel estiver correta, ainda há potencial para que esta estrela, se ela ainda existir, brilhe mais uma vez.