Estrelas de Hawking: Quando buracos negros consomem estrelas de dentro para fora
Pequenos buracos negros primordiais poderiam ser capturados por estrelas e consumi-las de dentro para fora. Um novo estudo teórico descreve possíveis assinaturas observáveis, incluindo explosões estelares incomuns, rajadas de raios gama tênues e pistas sobre a natureza da matéria escura.
O período imediatamente posterior ao Big Bang permanece envolto em mistérios que a cosmologia moderna ainda tenta desvendar. Por um lado, cosmólogos desenvolvem hipóteses sobre as características do universo primordial e os objetos que podem tê-lo povoado. Por outro, astrônomos observacionais buscam constantemente evidências que possam confirmar essas ideias.
Entre os objetos misteriosos que podem ter existido no universo primordial estão os buracos negros primordiais. A cosmologia moderna propôs a sua existência, mas ainda não foram encontradas evidências observacionais. O que exatamente os astrônomos precisariam observar para confirmar a sua existência?
Mais uma vez, a questão recai sobre os teóricos, que tentam imaginar cenários envolvendo buracos negros primordiais capazes de produzir evidências observáveis.
Estrelas de Hawking: como uma estrela poderia capturar um buraco negro primordial
O renomado cosmólogo e físico teórico britânico Stephen Hawking propôs um possível cenário que poderia ajudar a confirmar a existência de buracos negros primordiais.
Esse cenário envolve uma "estrela de Hawking" — isto é, uma estrela "contaminada" por um buraco negro primordial — que, se observada, poderia confirmar a existência de tais objetos.
Um estudo recente realizado por uma equipe internacional, liderada por Ore Gottlieb, do Departamento de Física do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), concentrou-se na possível formação de uma estrela de Hawking e em como ela poderia evoluir, sugerindo diversos sinais observáveis que poderiam revelar a existência de buracos negros primordiais.
Uma estrela consumida por dentro: o destino das estrelas de Hawking
Esses objetos teriam se formado logo após o Big Bang, por meio de um processo muito diferente daquele que gera buracos negros estelares. Os buracos negros estelares formam-se quando estrelas de grande massa explodem como supernovas, marcando o estágio final de sua evolução.
Em contrapartida, os buracos negros primordiais podem ter surgido do colapso de matéria escura e ter começado com uma massa muito inferior à do Sol — talvez até comparável à de um asteroide.
Gottlieb e seus colegas se concentraram em buracos negros primordiais de baixa massa.
Se um buraco negro primordial atravessasse uma estrela, o encontro provavelmente não teria consequências nem para a estrela nem para o buraco negro.
Contudo, se a estrela tivesse uma companheira, seja um planeta ou outra estrela, o buraco negro poderia ser capturado pelo campo gravitacional do sistema binário e atravessar repetidamente a mesma estrela.
A cada passagem, o buraco negro perderia energia cinética devido ao atrito com o gás estelar. Sua órbita se estreitaria gradualmente até que, eventualmente, ele afundasse em direção ao centro da estrela, transformando-a em uma estrela de Hawking.
Por que estas estrelas poderiam revelar a natureza da matéria escura
Há dois cenários possíveis para a estrela após ela capturar o buraco negro primordial.
No primeiro cenário, o buraco negro cresce lentamente ao consumir o gás da estrela a partir de seu interior. Com o tempo, ele devoraria a estrela completamente, deixando para trás um buraco negro com massa inferior à do Sol.
Como as leis da física indicam que buracos negros estelares devem ter massas superiores à do Sol, a descoberta de um buraco negro com massa inferior à solar confirmaria que buracos negros podem se formar por meio de um processo não convencional, como o colapso de matéria escura.
O segundo cenário é mais violento. No interior da estrela, o buraco negro poderia desenvolver seu próprio disco de acreção. Sua rotação, combinada com a emissão de jatos relativísticos, poderia despedaçar a estrela antes de consumi-la completamente.
A destruição rápida e violenta de uma estrela de Hawking poderia produzir um clarão ultravioleta ou azul com duração de cerca de um dia, seguido por emissão de rádio, bem como uma breve explosão de raios X ou uma tênue explosão de raios gama. Esses sinais extremos poderiam ser detectados por observatórios espaciais e são exatamente o tipo de indício que os astrônomos observacionais buscam.
Por enquanto, as estrelas de Hawking permanecem como objetos teóricos que ainda não foram observados diretamente. No entanto, estudá-las abre um novo caminho na busca por vestígios de buracos negros primordiais. Se uma estrela sendo consumida internamente por um desses objetos fosse identificada, isso forneceria evidências extraordinárias de processos iniciados nos primórdios do universo.
Referência da notícia
Gottlieb, et al. (2026). The Life and Death of Stars That Capture Primordial Black Holes.