A 25.000 km/s, uma estrela dá voltas ao buraco negro no centro da Via Láctea e chega perigosamente perto do seu coração. Agora, uma equipa de astrónomos, da qual fazem parte cientistas portugueses, quer descobrir se a corrida estelar também revela como o gigante gira.
No centro da Via Láctea existe um laboratório cósmico onde a gravidade atinge alguns dos seus limites mais extremos. É aí que uma equipa internacional de astrónomos, integrada na colaboração GRAVITY, encontrou a estrela mais rápida da Via Láctea conhecida até à data em órbita do buraco negro situado no centro galáctico.
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A estrela chama-se S301 e é, segundo o novo estudo da colaboração GRAVITY, a estrela conhecida cuja órbita a leva mais perto de Sagitário A*. Contando com alguns autores portugueses, o trabalho agora publicado na Nature identifica S301 como um novo objeto particularmente promissor para estudar diretamente o efeito da rotação de um buraco negro e, mais especificamente, responder a uma pergunta ainda em aberto: como gira o buraco negro supermassivo Sagitário A*?
Localizado a cerca de 26 mil anos-luz da Terra, Sagitário A* tem uma massa equivalente a aproximadamente 4,3 milhões de vezes a do Sol. Apesar de ser invisível diretamente, a sua presença pode ser estudada através do movimento das estrelas que orbitam à sua volta. A S301 destaca-se precisamente pela velocidade e pela forma extremamente alongada da sua órbita.
A estrela completa uma volta em torno do buraco negro em apenas 8,7 anos. Quando chega ao ponto de maior aproximação, a sua velocidade atinge cerca de 25.000 quilómetros por segundo, o equivalente a aproximadamente 8% da velocidade da luz.
A distância também é extraordinária. No ponto mais próximo, a S301 deverá passar a cerca de 1,78 mil milhões de quilómetros de Sagitário A*, aproximadamente 12 vezes a distância entre a Terra e o Sol. É uma distância enorme à escala humana, mas relativamente pequena quando se trata de uma estrela a orbitar um buraco negro supermassivo.
E é precisamente aí que está o interesse científico. Segundo a relatividade geral de Einstein, a rotação de um buraco negro arrasta o próprio espaço-tempo à sua volta. Esse efeito é extremamente difícil de medir, mas torna-se mais relevante quanto mais próximo estiver um objeto em órbita. O movimento da S301 poderá, por isso, conter uma assinatura da rotação de Sagitário A*.
S301 na mira dos instrumentos do VLT
Encontrar a S301, que se mostra no céu 2.000 milhões de vezes mais ténue do que Betelgeuse – a famosa estrela laranja da constelação de Orion -, não foi tarefa fácil. As observações feitas com o instrumento GRAVITY, instalado no Very Large Telescope Interferometer do ESO, permitiram identificar o movimento da estrela e determinar a sua órbita. Dados anteriores ajudaram a reconstruir a trajetória e a estimar o seu comportamento ao longo dos anos.
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Os investigadores acreditam ainda que S301 poderá ter uma origem invulgar. A sua órbita muito excêntrica é compatível com a hipótese de ter feito parte de um sistema binário que se aproximou demasiado do buraco negro. As forças gravitacionais de Sagitário A* terão destruído o par, deixando uma das estrelas presa à sua órbita e lançando a outra para o espaço a uma velocidade extremamente elevada.
Agora começa a parte mais interessante: continuar a observar S301. O acompanhamento preciso da sua trajetória poderá permitir detetar pequenas alterações provocadas pela rotação de Sagitário A*. Se os astrónomos conseguirem medir esses efeitos com a precisão necessária, esta estrela poderá transformar-se numa ferramenta inédita para medir diretamente o spin de um buraco negro supermassivo e testar a teoria de Einstein num dos ambientes mais extremos do Universo.
Espaço
O que surgiu primeiro: o buraco negro ou a galáxia? James Webb pode ter a resposta
Pela primeira vez, há sinais reais de que o Universo terá evoluído de forma muito diferente do que se pensava. A hipótese de os buracos negros gigantes terem surgido antes das galáxias já não parece apenas ficção científica e pode obrigar a reescrever parte da história cósmica.
Observações de seguimento levadas a cabo com o GRAVITY+, e com o instrumento MICADO que será instalado no futuro Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, serão cruciais para traçar a trajetória da S301 ao longo da próxima década, que incluirá a sua próxima aproximação máxima ao buraco negro em 2031, refere a rede de divulgação do ESO.
A observação de, pelo menos, duas órbitas completas da S301 permitirá aos astrónomos restringir a sua trajetória com precisão suficiente para que se possa determinar diretamente a rotação de Sagitário A* pela primeira vez, “o que seria um sonho tornado realidade”.
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