Uma estrela gigante sumiu, e cientistas acham que um buraco negro é o responsável.

Uma das estrelas mais brilhantes da galáxia de Andrômeda entrou em colapso de forma discreta e acabou virando um buraco negro - sem o espetáculo típico de uma supernova.

O mais impressionante é que os primeiros indícios dessa transformação já tinham sido registados em 2014, em observações guardadas em arquivos públicos. Esse conjunto de dados é valioso porque ajuda a explicar as diferentes formas pelas quais buracos negros podem surgir após a morte de uma estrela gigante.

“Provavelmente foi a descoberta mais surpreendente da minha vida”, afirma o astrónomo Kishalay De, da Universidade Columbia (EUA), líder do estudo. “As pistas de que a estrela tinha desaparecido estavam em dados de arquivo acessíveis ao público, e ninguém percebeu durante anos - até nós as identificarmos.”

Como uma estrela massiva morre - e quando a supernova falha

Quando uma estrela com muitas vezes a massa do Sol chega ao fim, o esperado é que ela não “morra em silêncio”. Em condições normais, quando a fusão nuclear no núcleo deixa de produzir pressão suficiente para contrariar a gravidade, o núcleo colapsa.

Esse colapso pode gerar uma onda de choque que se propaga para fora, rasgando a estrela e desencadeando uma explosão de supernova. A camada externa é arremessada para o espaço, enquanto o núcleo remanescente se transforma numa estrela de nêutrons ou num buraco negro.

Mas existe um caminho alternativo: em alguns cenários, a onda de choque perde força e “empaca”. Em vez de destruir a estrela, a explosão fracassa; o material volta a cair para dentro e alimenta o recém-formado buraco negro. Como esse processo é muito menos chamativo do que uma supernova, evidências nítidas dele são raras.

“Ao contrário de procurar supernovas - o que é simples, porque durante algumas semanas elas podem brilhar mais do que a própria galáxia - encontrar estrelas individuais que desaparecem sem explosão é extraordinariamente difícil”, explica De.

Até há pouco tempo, apenas um evento desse tipo tinha sido descrito: uma estrela que teria desaparecido por volta de 2010 numa galáxia a cerca de 22 milhões de anos-luz. Agora, ao reanalisar registos de Andrômeda, De e colegas identificaram um segundo caso - e, desta vez, com sinais ainda mais claros.

M31-2014-DS1: a estrela supergigante que sumiu em Andrômeda e virou buraco negro

A estrela designada M31-2014-DS1 era uma supergigante que, no início, tinha aproximadamente 13 massas solares. Mesmo a cerca de 2,5 milhões de anos-luz de distância (entre a Via Láctea e Andrômeda), ela destacava-se pelo brilho.

A sequência observacional é marcante:

• 2014: o telescópio NEOWISE, da NASA, registou um aumento repentino no infravermelho. Ao longo de cerca de dois anos, o brilho subiu em torno de 50%.
• 2016 a 2022: a estrela enfraqueceu drasticamente.
• 2023: ela já tinha desaparecido completamente no óptico (comprimentos de onda visíveis).

E não foi só a luz visível que sumiu. A luminosidade total, somando todo o espectro, caiu pelo menos 10 vezes. Hoje, o objecto só é detectável no infravermelho médio, com aproximadamente um décimo do brilho infravermelho anterior.

“Ela era uma das estrelas mais luminosas de Andrômeda e, de repente, não estava em lugar nenhum”, diz De. “Imagine se a estrela Betelgeuse simplesmente desaparecesse de uma hora para outra. Seria um choque para toda a gente. Foi algo desse tipo que aconteceu em Andrômeda.”

Por que os dados apontam para uma supernova fracassada (e não apenas poeira)

A análise detalhada da equipa indica uma narrativa compatível com supernova fracassada:

1. O aumento no infravermelho sugere que a estrela expeliu material que se condensou em poeira, formando uma espécie de “casulo” ao redor - em vez de ser violentamente lançado para longe, como numa supernova bem-sucedida.
2. O escurecimento simultâneo em todos os comprimentos de onda é um ponto-chave. Se o problema fosse apenas poeira a bloquear a luz (como aconteceu com a Betelgeuse em 2019), o infravermelho não deveria despencar com a mesma força, porque a radiação infravermelha atravessa nuvens de poeira com muito mais facilidade.

A queda generalizada indica que a própria produção de energia da estrela diminuiu de forma acentuada, o que é consistente com a interrupção da fusão.

“O escurecimento dramático e sustentado é muito incomum e aponta para uma supernova que não chegou a acontecer, levando o núcleo a colapsar directamente num buraco negro”, afirma De.

“Durante muito tempo, assumiu-se que estrelas com essa massa sempre explodiriam como supernovas. O facto de esta não ter explodido sugere que estrelas com massa semelhante podem explodir - ou não - dependendo de como gravidade, pressão do gás e ondas de choque intensas interagem de maneira caótica no interior da estrela moribunda.”

O que restou: um buraco negro com cerca de 5 massas solares

Com base nos cálculos dos investigadores, o remanescente mais provável é um buraco negro com aproximadamente cinco massas solares. O horizonte de eventos teria cerca de 30 km de diâmetro.

Por que encontrar dois casos muda o panorama

Como esses colapsos acontecem de forma tão silenciosa, o facto de já haver dois exemplos identificados em poucos anos aponta para duas conclusões importantes:

1. A capacidade dos astrónomos de detectar mudanças subtis no Universo está a melhorar, graças a monitorização mais frequente e arquivos mais completos.
2. As supernovas fracassadas podem ser um caminho para a formação de buracos negros mais comum do que se imaginava.

“É chocante saber que uma estrela massiva basicamente desapareceu (e morreu) sem explosão, e ninguém reparou por mais de cinco anos”, diz De. “Isso afecta a nossa compreensão do ‘inventário’ de mortes de estrelas massivas no Universo. Sugere que essas coisas podem estar a acontecer de forma silenciosa e passar facilmente despercebidas.”

Uma implicação prática é que levantamentos de grande área, que repetem imagens do mesmo campo ao longo de anos, tornam-se essenciais para encontrar mais desaparecimentos assim. Programas de monitorização contínua conseguem comparar brilho, cor e variações no tempo para separar “apagões” reais - associados a colapso - de eventos temporários provocados por poeira, pulsação estelar ou variabilidade comum.

Outra consequência é que, se parte das estrelas massivas terminar a vida sem uma supernova brilhante, estimativas sobre quantas explosões deveriam ocorrer por galáxia ao longo do tempo podem estar incompletas. Isso também afecta expectativas sobre a produção de elementos pesados lançados ao meio interestelar, já que uma supernova “bem-sucedida” espalha material de forma muito mais eficiente do que um colapso silencioso.

A pesquisa foi publicada na revista científica Science.