Os buracos negros supermassivos escondidos no centro das galáxias normalmente são invisíveis. Mas, quando uma estrela passa perto demais deles, a gravidade extrema pode despedaçá-la antes que seja completamente engolida. Esse processo produz um brilho tão intenso que chega a superar a luminosidade de toda a galáxia hospedeira, tornando esses gigantes cósmicos temporariamente visíveis.
É justamente esse tipo de fenômeno que o telescópio espacial Nancy Grace Roman, da NASA, pretende estudar em detalhes após seu lançamento, previsto para 30 de agosto de 2026. Segundo uma nova pesquisa, o observatório poderá detectar até 100 eventos de disrupção de maré (TDE, na sigla em inglês) por ano, incluindo ocorrências que aconteceram há até 11 bilhões de anos. Os dados deverão oferecer novas pistas sobre a origem, o crescimento e a evolução dos buracos negros supermassivos ao longo da história cósmica.
Como o Roman encontrará buracos negros invisíveis
Os astrônomos normalmente estudam buracos negros observando o disco de acreção, formado pelo gás e pela matéria que giram ao seu redor antes de serem consumidos.
No entanto, buracos negros supermassivos de menor massa costumam acumular pouca matéria e, por isso, emitem pouca luz. Isso dificulta sua detecção.
O cenário muda completamente quando uma estrela se aproxima demais. A intensa força gravitacional pode rasgar completamente a estrela em um fenômeno conhecido como evento de disrupção de maré. Parte desse material passa a orbitar o buraco negro e aquece rapidamente, produzindo um clarão extremamente luminoso que pode brilhar mais do que toda a galáxia onde ele está localizado durante algumas semanas.
Segundo Mitchell Karmen, pesquisador da Universidade Johns Hopkins e principal autor do estudo, o Roman marcará uma nova era para esse tipo de observação.
“O telescópio espacial Roman será revolucionário para o estudo dos fenômenos transitórios. Graças à sua alta sensibilidade, poderemos detectar eventos de disrupção de maré a distâncias maiores e em épocas muito mais antigas do Universo do que nunca.”
Observando o Universo de 11 bilhões de anos atrás
Um dos principais programas científicos do Roman será o High Latitude Time Domain Survey, que monitorará repetidamente uma região de aproximadamente 18 graus quadrados do céu, uma área equivalente a cerca de 90 luas cheias.
Ao revisitar continuamente os mesmos campos, o telescópio poderá identificar centenas de fenômenos transitórios, incluindo os eventos de disrupção de maré.
Como o Roman observará o Universo no infravermelho próximo, ele será especialmente eficiente para detectar eventos extremamente distantes. Isso ocorre porque a expansão do Universo estica a luz emitida por esses fenômenos para comprimentos de onda maiores, um efeito conhecido como desvio para o vermelho cosmológico.
Graças a essa capacidade, o observatório conseguirá detectar explosões cuja luz levou entre 8 bilhões e 11 bilhões de anos para chegar até a Terra.
Os pesquisadores também esperam que a frequência desses eventos aumente conforme as observações avancem em direção ao chamado meio-dia cósmico, período ocorrido entre 11 e 12 bilhões de anos atrás, quando a formação de estrelas atingiu seu pico em todo o Universo.
Roman e Rubin vão trabalhar juntos
O Observatório Vera C. Rubin também deverá descobrir um enorme número de eventos de disrupção de maré.
A diferença é que Rubin observará principalmente a luz visível, enquanto o Roman será otimizado para o infravermelho. Isso permitirá que cada observatório explore regiões diferentes da história do Universo.
Segundo as estimativas da equipe, Rubin poderá detectar entre milhares e dezenas de milhares de eventos desse tipo por ano. Já o Roman deverá registrar cerca de 100 ocorrências anuais, porém envolvendo buracos negros muito mais antigos e distantes.
Para Suvi Gezari, professora da Universidade de Maryland e coautora do estudo, essas observações serão fundamentais.
“Apenas contando o número de eventos de disrupção de maré em diferentes distâncias já será possível estabelecer limites importantes para a população de buracos negros com milhões de massas solares. O Roman permitirá acompanhar como essa taxa evoluiu ao longo da história do Universo.”
Como nasceram os primeiros buracos negros supermassivos
Uma das maiores dúvidas da astronomia moderna é explicar como buracos negros gigantescos já existiam quando o Universo ainda era muito jovem.
Os modelos atuais propõem duas possibilidades principais.
A primeira hipótese, conhecida como sementes leves, sugere que os primeiros buracos negros nasceram da morte de estrelas muito massivas. Inicialmente, eles teriam apenas algumas centenas de vezes a massa do Sol e cresceriam ao longo de bilhões de anos por meio da fusão com outros buracos negros e da absorção de gás.
Já a teoria das sementes pesadas propõe que alguns buracos negros nasceram praticamente gigantes, podendo alcançar até um milhão de massas solares logo em sua formação, possivelmente por meio do colapso direto de enormes nuvens de gás. Nesse cenário, esses objetos seriam muito mais raros nas galáxias primitivas.
Os pesquisadores acreditam que os eventos de disrupção de maré poderão ajudar a distinguir qual desses modelos descreve melhor a evolução do Universo.
Quando os telescópios Roman e Rubin iniciarem suas operações científicas, os astrônomos pretendem comparar as previsões atuais com as observações reais para compreender como nasceram os primeiros buracos negros supermassivos.
Segundo Gezari, o impacto pode ser comparável ao que o Telescópio Espacial James Webb provocou na astronomia moderna. Se o Webb revolucionou o estudo das galáxias distantes, o Roman promete fazer o mesmo com os fenômenos transitórios ocorridos no Universo primordial.
[ Fonte: Meteored ]
