Pensa-se que a maioria das galáxias abriga um buraco negro supermassivo no seu centro, o que é basicamente a forma do universo de dizer: 'Eu tenho um apetite muito grande.' Estes objetos enormes podem pesar milhões ou mesmo milhares de milhões de vezes mais do que o sol, criando alguns dos ambientes gravitacionais mais fortes conhecidos - suficientemente fortes para transformar uma estrela em esparguete, se gostas desse tipo de metáfora.
Quando uma estrela passa perigosamente perto de um destes buracos negros, a destruição nem sempre é imediata. Algumas estrelas sobrevivem ao encontro e voltam para mais, gerando uma nova explosão de luz de cada vez. Estes eventos, conhecidos como eventos de rutura de maré parciais repetidos (rpTDEs), permitem aos astrónomos observar a mesma estrela a ser repetidamente mastigada pelo mesmo buraco negro. Os levantamentos de campo amplo no domínio do tempo tornam isto possível ao varrer grandes regiões do céu e rastrear objetos cujo brilho muda - como um reality show cósmico.
No entanto, alguns destes sistemas têm sido um mistério. Em vez de produzirem erupções semelhantes em cada retorno, tornam-se progressivamente mais ténues - como uma sequela má que perde força. Durante anos, os modelos teóricos lutaram para explicar este comportamento.
Nova investigação de astrofísicos da Universidade de Syracuse sugere que uma propriedade da estrela anteriormente subestimada pode ser a chave: a velocidade a que girava antes do seu primeiro encontro próximo com o buraco negro. O estudo, publicado no The Astrophysical Journal, foi liderado pelo estudante de doutoramento Ananya Bandopadhyay, juntamente com o investigador de pós-doutoramento Benjamin Amend e o professor associado Eric Coughlin, todos no Departamento de Física, além de colaboradores noutros locais.
Num evento de rutura de maré padrão (TDE), a gravidade do buraco negro varia tanto através da estrela que esta é completamente despedaçada. Os detritos caem em direção ao buraco negro, libertando luz ao longo de dias a meses. Os buracos negros não emitem luz por si mesmos, mas um TDE fornece temporariamente material que ilumina a região - uma espécie de lanterna cósmica.
Nem todos os encontros terminam em destruição total. Se uma estrela passar suficientemente perto para perder apenas parte da sua massa, é um TDE parcial. Num TDE parcial repetido, o núcleo sobrevivente permanece em órbita e volta para mais encontros próximos, libertando mais material de cada vez. Estas passagens podem ocorrer com meses ou vários anos de intervalo.
A quantidade de material removido depende da estrutura interna da estrela. Bandopadhyay compara uma estrela de baixa massa a um merengue fofo - torna-se cada vez mais suscetível às forças de maré. Uma estrela de maior massa está mais concentrada em direção ao centro, com uma estrutura semelhante a uma cebola, perdendo as suas camadas exteriores enquanto o núcleo permanece estável, pelo que a perda de massa diminui ao longo do tempo.
Estas diferenças estruturais ajudam a explicar porque é que os rpTDEs evoluem de forma diferente, mas uma observação tem sido especialmente desconcertante: dos cerca de 10 sistemas repetidos encontrados até agora, quatro mostram erupções que se tornam progressivamente mais ténues. Seria natural assumir que menos material removido significa erupções mais fracas, mas simulações anteriores mostraram o oposto - mesmo com menos perda de massa, o brilho máximo permanecia aproximadamente o mesmo.
'Ficámos perplexos com isto durante dois anos', diz Bandopadhyay.
O seu trabalho anterior revelou outra consequência das forças de maré: elas aplicam torque, fazendo a estrela girar mais rápido após cada encontro. Esse aumento de rotação muda a rapidez com que o material removido cai de volta em direção ao buraco negro. Embora menos material volte, fá-lo num período de tempo mais curto, mantendo a taxa de queda máxima - e portanto o brilho previsto da erupção - aproximadamente constante.
Para reproduzir as erupções que desaparecem, os investigadores precisavam de 'um novo ingrediente': uma estrela já a girar rapidamente antes do seu primeiro encontro. As suas novas simulações sugerem que tal estrela não pode ser acelerada muito mais durante passagens posteriores. Sem um grande aumento na rotação, o tempo de queda permanece estável, pelo que à medida que menos material é removido, a taxa de queda máxima diminui, e a erupção fica mais ténue - correspondendo às observações.
Mas porque estaria uma estrela a aproximar-se de um buraco negro supermassivo já a girar rapidamente?