Colisão entre buracos negros e estrelas Wolf-Rayet pode explicar misteriosas explosões azuis no cosmos

“Diferentemente dos outros modelos, o modelo de fusão entre um objeto compacto e uma estrela Wolf-Rayet parece justificar facilmente todas as propriedades transitórias e ambientais dos LFBOTs!”

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Por Robert Lea

Traduzido e adaptado por Marco Centurion

No universo, existem misteriosas e poderosas explosões cósmicas de coloração azul e brilho intenso chamadas Transientes Ópticos Azuis Rápidos Luminosos (LFBOTs, na sigla em inglês), e uma nova pesquisa pode finalmente ter algumas respostas sobre a origem dessas estranhas explosões.

Uma ilustração mostra um buraco negro colidindo com uma estrela Wolf-Rayet, desencadeando uma brilhante explosão azul. (Créditos da imagem: Robert Lea (criado com Canva))

A primeira dessas explosões foi observada em 2018, e apenas 14 foram detectadas desde então, criando um grande mistério para os astrônomos. Agora, porém, a equipe por trás da nova pesquisa acredita que esses eventos são causados quando um remanescente estelar compacto, como um buraco negro ou uma estrela de nêutrons, colide com a classe mais quente de estrelas do universo, corpos estelares massivos chamados estrelas Wolf-Rayet.

Os cientistas vêm tentando descobrir as origens dos LFBOTs há bastante tempo e já propuseram uma grande variedade de modelos para explicar os porquês da existência desses eventos. O interesse provavelmente vem do fato de que os LFBOTs evoluem de forma notavelmente mais rápida do que outras explosões cósmicas, ou “transientes”, atingindo o pico e desaparecendo em questão de dias. Os LFBOTs também se destacam por sua cor incomum, pois eles permanecem azuis durante grande parte de sua evolução, indicando que continuam incrivelmente quentes o tempo todo.

Essas outras possíveis origens propostas para os LFBOTs variam desde a morte de estrelas massivas em chamadas supernovas de colapso do núcleo até eventos extremos de ruptura por maré (TDEs), envolvendo buracos negros muito massivos despedaçando e devorando estrelas.

Para chegar ao fundo da questão, entretanto, a equipe por trás da nova pesquisa examinou as galáxias hospedeiras e os ambientes dos LFBOTs para tentar determinar quais poderiam realmente ser os progenitores desses eventos extremos. E essa análise revelou que os LFBOTs surgem em ambientes muito diferentes daqueles gerados por alguns dos cenários de supernovas sugeridos, e não ocorrem nos ambientes geralmente esperados para eventos de ruptura por maré.

“Como os LFBOTs são tão raros e as propriedades de suas curvas de luz são tão diferentes das de muitos outros transientes, é difícil determinar quais são seus progenitores! Eles obviamente representam algum fenômeno astrofísico único, mas o que isso poderia ser permaneceu uma questão em aberto”

disse à Space.com a líder da equipe de pesquisa, Anya Nugent, do Centro de Astrofísica (CfA) da Harvard University. O modelo em que Nugent e seus colegas passaram a focar para explicar os LFBOTs é a colisão de um remanescente estelar compacto com o núcleo remanescente de hélio de uma estrela massiva que teve sua camada externa de hidrogênio arrancada.

“Acreditamos que isso descreve bem tanto o transiente quanto as propriedades da galáxia hospedeira”, explicou ela.

O que deixa as estrelas Wolf-Rayet azuladas então?

Ao contrário de outros modelos criados para explicar os LFBOTs, como os TDEs e as supernovas de colapso do núcleo, o modelo proposto pela equipe, ou seja, de fusão entre um objeto compacto e uma estrela Wolf-Rayet, realmente parece justificar facilmente todas as propriedades transitórias e ambientais dos LFBOTs, apontou a líder.

Nugent explicou que essas fusões podem preferir galáxias hospedeiras com maior formação estelar e menos massivas, diferentemente das supernovas de colapso do núcleo, que tendem a ocorrer em galáxias massivas com maior densidade estelar. Segundo ela, esses ambientes são perfeitos para criar sistemas binários que começam como duas estrelas massivas, com uma arrancando matéria estelar da outra, transformando a fonte em uma estrela Wolf-Rayet.

Essa estrela doadora eventualmente empurra a estrela “canibal” rumo a uma supernova de colapso do núcleo que a transformará em um buraco negro ou estrela de nêutrons.

Eventualmente, a estrela Wolf-Rayet e sua companheira remanescente estelar irão se fundir, produzindo um LFBOT. Isso é importante porque, embora estrelas binárias sejam comuns, nem todo sistema binário poderia gerar um LFBOT.

“Muitas estrelas massivas estão em sistemas binários, mas essas fusões ocorrem apenas nas condições certas, em que elas não se fundem cedo demais durante sua evolução, mas ainda permanecem próximas o suficiente para que possam eventualmente colidir”

disse Nugent.

No modelo de fusão binária da equipe, o objeto compacto está próximo o bastante de sua companheira estelar para arrancar sua camada externa de hidrogênio sem destruir completamente a estrela. Após centenas ou milhares de anos, o buraco negro ou estrela de nêutrons em processo de alimentação mergulha no núcleo estelar e o destrói, criando uma emissão luminosa.

“Esse modelo de fusão será raro, semelhante à taxa dos LFBOTs, mas não tão raro a ponto de nunca esperarmos que aconteça. Essencialmente, esses ambientes são perfeitos para criar os sistemas binários que irão se fundir dessa maneira.”

acrescentou ela.

Uma impressão artística mostra o LFBOT explodindo no espaço entre galáxias. (Créditos da imagem: NASA/ESA/NSF’s NOIRLab/M. Garlick/M. Zamani)

A equipe também teorizou as razões pelas quais os LFBOTs não parecem se originar em campos estelares densamente povoados, onde colisões entre buracos negros ou estrelas de nêutrons com estrelas Wolf-Rayet ocorreriam com maior frequência.

Nugent e a equipe justificam isso assumindo que o colapso da primeira estrela em um sistema binário, onde se forma um objeto compacto, seja ele um buraco negro ou uma estrela de nêutrons, pode dar ao sistema inteiro um pulso gravitacional que o empurra para longe de regiões densamente povoadas de formação estelar, levando-o para regiões mais esparsamente povoadas das galáxias.

“Assim, também temos uma justificativa para o fato de os LFBOTs parecerem mais deslocados em relação às suas galáxias hospedeiras, explodindo em regiões com muito poucas estrelas, longe de seu local de nascimento, do que as supernovas de colapso do núcleo”

acrescenta.

A equipe favorece o modelo de origem dos LFBOTs envolvendo o encontro entre uma estrela Wolf-Rayet e um remanescente estelar porque considera que os modelos de TDEs e supernovas têm dificuldade em explicar todas as propriedades observadas dessas explosões. Por exemplo, os LFBOTs ocorrem em ambientes circunstelares muito densos. Essas são regiões nas quais as estrelas estão envoltas por material difuso, provavelmente resultado da ejeção de matéria pela estrela originária no passado.

“Isso não pode ser explicado facilmente pelo modelo de TDE nem mesmo por alguns dos modelos de supernovas. Além disso, os LFBOTs possuem propriedades diferentes e ocorrem em ambientes diferentes dos TDEs e das supernovas, então a grande questão é: se todos vêm das mesmas coisas, o que está causando essa distinção?”

disse Nugent.

Ela ainda argumenta que a explicação mais plausível é que os LFBOTs surgem de um canal completamente diferente e, para a equipe, uma estrela de nêutrons ou buraco negro colidindo com uma estrela Wolf-Rayet parece se encaixar bem em todas as propriedades observadas desses eventos.

Nugent reconhece, entretanto, que esse modelo de origem só poderá ser investigado de maneira robusta quando os astrônomos ampliarem a população conhecida de LFBOTs. Ela espera que o observatório Vera Rubin e seu recém-iniciado levantamento de dez anos Legacy Survey of Space and Time (LSST) desempenhem um papel fundamental nessa tarefa.

“O Rubin será incrível para descobrir LFBOTs mais fracos e a distâncias cosmológicas ainda maiores, o que não apenas nos dará uma população maior, mas também mostrará como os LFBOTs e seus progenitores evoluíram ao longo do tempo cósmico”

concluiu ela.

Uma versão prévia, ainda sem revisão por pares, dos resultados da equipe está disponível no repositório científico arXiv. e que pode ser lido na íntegra aqui.

Artigo encontrado no site Space.com (originalmente publicado em 09/05/2026)

Link para acesso ao original: https://www.space.com/astronomy/black-holes/black-holes-slamming-into-scorching-stars-may-be-causing-mysterious-blue-flashes-in-the-cosmos