Descoberta classe de objetos bizarros perto do enorme buraco negro da Via Láctea

ESA / Hubble / NASA / Bedin et al.

Astrónomos da Iniciativa Órbitas do Centro Galáctico da UCLA (Universidade da Califórnia) descobriram uma nova classe de objetos bizarros no centro da Via Láctea, não muito longe do buraco negro supermassivo chamado Sagitário A*.

“Estes objetos parecem-se com gás e comportam-se como estrelas,” disse a coautora Andrea Ghez, professora de astrofísica e diretora do Grupo do Centro Galáctico da UCLA.

Os novos objetos parecem compactos na maioria das vezes e estendem-se quando as suas órbitas os aproximam do buraco negro. As suas órbitas variam entre 100 a 1000 anos, disse a autora principal Anna Ciurlo, investigadora pós-doutorada da UCLA.

O grupo de investigação de Ghez identificou um objeto invulgar no centro da nossa Galáxia em 2005, mais tarde apelidado G1. Em 2012, astrónomos na Alemanha fizeram uma descoberta intrigante de um objeto bizarro chamado G2, no centro da Via Láctea, que fez uma passagem íntima pelo buraco negro supermassivo em 2014.

Ghez e a sua equipa de pesquisa pensam que o objeto G2 é provavelmente duas estrelas que têm vindo a orbitar o buraco negro em conjunto e que se fundiram numa estrela extremamente grande, envolta em gás e poeira invulgarmente espessos.

“No momento da maior aproximação, G2 tinha uma assinatura realmente estranha,” disse Ghez. “Nós já tínhamos visto isto antes, mas não parecia muito peculiar até chegar perto do buraco negro e ficar alongado, e muito do seu gás foi destruído. Deixou de ser um objeto bastante inócuo quando estava longe do buraco negro, para um realmente esticado e distorcido na sua maior aproximação, que perdeu o seu invólucro exterior e que agora está novamente a ficar mais compacto.”

“Uma das coisas que deixou toda a gente empolgada sobre os objetos G é que a matéria arrancada pelas forças de maré, enquanto passam pelo buraco negro central, deve inevitavelmente cair no buraco negro,” disse o coautor Mark Morris, professor de física e astronomia na UCLA. “Quando isso acontece, pode produzir um impressionante espetáculo de fogo-de-artifício, já que o material consumido pelo buraco negro é aquecido e emite radiação abundante antes de desaparecer no horizonte de eventos.”

Mas será que G2 e G1 são “outliers”, ou parte de uma classe maior de objetos? Em resposta a essa questão, o grupo de investigação de Ghez divulgou a existência de mais quatro objetos que estão a chamar de G3, G4, G5 e G6. Os investigadores determinaram cada uma das suas órbitas. Enquanto G1 e G2 têm órbitas semelhantes, os quatro novos objetos têm órbitas muito diferentes.

Anna Ciurlo, Tuan Do/Grupo do Centro Galáctico da UCLA

Órbitas dos objetos G no centro da nossa Galáxia, com o buraco negro supermassivo indicado com uma cruz branca. Estrelas, gás e poeira estão no plano de fundo.

Ghez pensa que todos os seis objetos eram estrelas binárias – um sistema de duas estrelas que se orbitavam uma à outra – que se fundiram devido à forte força gravitacional do buraco negro supermassivo. A fusão de duas estrelas leva mais de um milhão de anos a ser concluída, disse Ghez.

“As fusões de estrelas podem ocorrer no Universo com mais frequência do que pensávamos, e provavelmente são muito comuns,” disse Ghez. “Os buracos negros podem levar à fusão de estrelas binárias. É possível que muitas das estrelas que temos vindo a observar e a não compreender possam ser o produto final de fusões que estão agora calmas. Estamos a aprender como as galáxias e os buracos negros evoluem. A maneira como as estrelas binárias interagem umas com as outras e com o buraco negro é muito diferente de como estrelas individuais interagem com outras estrelas individuais e com o buraco negro.”

Ciurlo observou que, embora o gás do invólucro exterior de G2 tenha sido esticado dramaticamente, a sua poeira dentro do gás não foi muito esticada. “Algo deve ter mantido o tamanho compacto e permitido a sua sobrevivência ao encontro com o buraco negro,” disse Ciurlo. “Isto é evidência de um objeto estelar dentro de G2.”

“O conjunto único de dados que o grupo da professora Ghez reuniu ao longo de mais de 20 anos é o que nos permitiu fazer esta descoberta”. “Agora temos uma população de objetos ‘G’, de modo que não é uma questão de explicar um ‘evento único’ como G2.”

Observações com o Observatório W. M. Keck

Os cientistas fizeram observações com o Observatório W. M. Keck, no Hawaii, e usaram uma tecnologia poderosa que Ghez ajudou a inovar, chamada óticas adaptativas, que corrige os efeitos de distorção da atmosfera da Terra em tempo real. Eles realizaram uma nova análise de 13 anos de dados da Iniciativa Órbitas do Centro Galáctico da UCLA.

Em setembro de 2019, a equipa de Ghez informou que o buraco negro estava a ficar mais faminto e que não sabia exatamente porquê. O alongamento de G2 em 2014 pareceu retirar gás que pode ter sido engolido recentemente pelo buraco negro, disse o coautor Tuan Do, cientista da UCLA e vice-diretor do Grupo do Centro Galáctico. As fusões de estrelas podem alimentar o buraco negro.

A equipa já identificou alguns outros candidatos que podem fazer parte desta nova classe de objetos e vai continuar a analisá-los. Ghez realçou que o centro da Via Láctea é um ambiente extremo, ao contrário do nosso canto menos agitado do Universo.

“A Terra está nos subúrbios em comparação com o Centro Galáctico, que fica a cerca de 26.000 anos-luz de distância,” disse Ghez. “O centro da nossa Galáxia tem uma densidade estelar mil milhões de vezes maior que a nossa parte da Galáxia. A atração gravitacional é muito mais forte. Os campos magnéticos são mais extremos. O centro da Via Láctea é onde a astrofísica extrema ocorre – os ‘desportos radicais’ da astrofísica.”

Ghez disse que esta investigação, cujos resultados foram publicados na passada quinta-feira na Nature ajudar-nos-á a ensinar o que está a acontecer na maioria das galáxias.