No centro de nossa galáxia, encontra-se uma região onde cerca de 10 milhões de estrelas estão agrupadas em apenas 1 parsec (3,25 anos-luz) de espaço. No centro disso está o buraco negro supermassivo (SMBH), conhecido como Sagitário A *, que tem uma massa de mais de 4 milhões de sóis. Por décadas, os astrônomos tentam dar uma olhada melhor nesta região, na esperança de entender as forças incríveis em ação e como elas afetaram a evolução de nossa galáxia.
O que eles descobriram inclui uma série de estrelas que orbitam muito perto de Sagitário A * (como S1 e S2), que foram usadas para testar a Teoria da Relatividade Geral de Einstein. Recentemente, uma equipe da Galactic Center Orbits Initiative da UCLA detectou uma série de objetos compactos que também orbitam a SMBH. Esses objetos se parecem com nuvens de gás, mas se comportam como estrelas, dependendo de quão próximas estejam em suas órbitas de Sagitário A *.
O estudo que descreve suas descobertas, publicado recentemente na revista Natureza, foi liderada pela Dra. Anna Ciurlo, da Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA). Como eles indicam em seu estudo, esses objetos orbitam a SMBH da nossa galáxia por um período entre 100 e 1.000 anos. Esses objetos parecem compactos na maioria das vezes, mas se estendem quando estão no ponto mais próximo de suas órbitas ao buraco negro.
Seu trabalho baseia-se em cerca de quinze anos de observações que identificaram cada vez mais desses objetos perto do centro de nossa galáxia. O primeiro objeto (posteriormente denominado G1) foi descoberto em 2005 por uma equipe liderada por Andrea Ghez, Lauren B. Leichtman e Arthur E. Levine, professora de astrofísica, diretora do Grupo Galactic Center da UCLA e coautora deste estudo.
Isso foi seguido em 2012, quando a Prof. Ghez e seus colegas encontraram um segundo objeto (G2) que fez uma abordagem próxima de Sagitário A * em 2014. Inicialmente, G1 e G2 eram nuvens de gás até que se aproximassem mais do objeto. Sagitário A * s e não foram destruídos pela força gravitacional das SMBHs (que é o que acontece normalmente com as nuvens de gás ao se aproximar de um buraco negro). Como Ghez explicou:
“No momento da aproximação mais próxima, o G2 tinha uma assinatura realmente estranha. Já tínhamos visto isso antes, mas não parecia muito peculiar até chegar perto do buraco negro e ficar alongado, e muito do seu gás foi destruído. Ele deixou de ser um objeto bastante inócuo quando estava longe do buraco negro, para um que estava realmente esticado e distorcido na sua aproximação mais próxima e perdeu sua concha externa, e agora está ficando mais compacto novamente. ”
Em 2018, o Dr. Cuirlo e uma equipe internacional de astrônomos (que incluíam o Prof. Ghez) usaram doze anos de dados coletados pelo W.M. Observatório Keck e tecnologia de óptica adaptativa (que o Prof. Ghez ajudou a abrir caminho) para identificar mais três desses objetos (G3, G4 e G5) perto do centro da galáxia. Desde então, seis objetos foram identificados nessa região (G1 - G6).
Neste estudo mais recente, a equipe liderada pelo Dr. Cuirlo usou 13 anos de dados de infravermelho próximo obtidos pelo W.M. O espectrômetro de campo integral OSIRIS de Keck para examinar as órbitas desses seis objetos. Os astrônomos são empolgantes ao estudar esses objetos porque oferecem aos astrônomos a oportunidade de testar a Relatividade Geral - algo que a Prof. Ghez e seus colegas fizeram no verão de 2019.
E como Mark Morris - professor de física e astronomia da UCLA e co-autor do estudo - explicou, o destino desses objetos é algo que os astrônomos querem saber porque espera ser espetacular.
"Uma das coisas que deixou todo mundo empolgado com os objetos G é que as coisas que são arrancadas deles pelas forças das marés enquanto varrem o buraco negro central devem inevitavelmente cair no buraco negro", disse ele. "Quando isso acontecer, poderá produzir um impressionante show de fogos de artifício, já que o material consumido pelo buraco negro se aquecerá e emitirá radiação abundante antes que desapareça no horizonte de eventos".
Durante a observação da região central da Via Láctea, o grupo de pesquisa relatou a existência de seis objetos até agora. No entanto, eles também notaram que, embora G1 e G2 tenham órbitas muito semelhantes, os outros quatro objetos diferem consideravelmente. Naturalmente, isso levanta a questão de saber se todos os seis são uma classe de objetos semelhante ou se G1 e G2 são outliers.
Dirigindo isso, Ghez e seus colegas acreditam que todos os seis objetos eram estrelas binárias que se fundiram por causa da forte força gravitacional das SMBH. Esse processo levaria mais de um milhão de anos para ser concluído e poderia ser uma indicação de que as fusões binárias em estrelas são realmente bastante comuns. Como Ghez explicou:
“Buracos negros podem estar levando estrelas binárias a se fundirem. É possível que muitas das estrelas que estivemos assistindo e não entendendo possam ser o produto final de fusões que estão calmas agora. Estamos aprendendo 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 únicas interagem com outras estrelas únicas e com o buraco negro. ”
Outra observação interessante, relatada pela equipe de Ghez em setembro de 2019, é o fato de que Sagitário A * tem crescido mais nos últimos 24 anos - uma indicação de que está consumindo mais matéria. Da mesma forma, o alongamento do G2 que foi observado em 2014 pareceu afastar o gás que pode ter sido consumido recentemente pelo buraco negro.
Isso pode ser uma indicação de que as fusões estelares que estão ocorrendo nas proximidades estão alimentando Sagitário A *. As observações mais recentes também mostraram que, embora o gás da carcaça externa do G2 tenha sido esticado dramaticamente, a poeira contida no interior não se estendeu muito. Isso significa que algo manteve a poeira compacta, o que é uma evidência convincente de que a estrela pode estar dentro do G2.
Como Ciurlo disse, essa descoberta foi possível graças a décadas de observações do UCLA Galactic Center Group.
“O conjunto de dados exclusivo que o grupo do professor Ghez reuniu por mais de 20 anos é o que nos permitiu fazer essa descoberta. Agora temos uma população de objetos 'G', por isso não é uma questão de explicar um 'evento único' como o G2. "
Enquanto isso, a equipe já identificou alguns outros candidatos que poderiam pertencer a essa nova classe de objetos e continua analisando-os. Por fim, esta pesquisa ajudará os astrônomos a entender o que está acontecendo na maioria das galáxias e como as interações entre estrelas e SMBHs em seus núcleos estão ajudando a impulsionar sua evolução.
"A Terra está nos subúrbios em comparação com o centro da galáxia, que fica a cerca de 26.000 anos-luz de distância", disse Ghez. “O centro da nossa galáxia tem uma densidade de estrelas 1 bilhão 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 galáxia é onde ocorre a astrofísica extrema - os esportes X da astrofísica. ”
