Num longo estudo de 16 anos, usando vários dos melhores telescópios do ESO, uma equipa de astrónomos alemães produziu a imagem mais detalhada dos arredores do monstro que se esconde no coração da nossa Galáxia - um buraco negro supermassivo. A pesquisa desvendou os segredos escondidos desta região tumultuosa ao mapear as órbitas de quase 30 estrelas, quase cinco vezes o número de estrelas que em estudos anteriores. Uma das estrelas completou agora uma órbita em torno do buraco negro.
Ao observar os movimentos de 28 estrelas em órbita da região mais central da Via Láctea com uma admirável paciência e grande precisão, os astrónomos foram capazes de estudar o buraco negro supermassivo que aí se esconde. É conhecido como "Sagitário A*". A nova pesquisa marca a primeira vez que as órbitas de muitas destas estrelas centrais foram calculadas com precisão e revela mais informações acerca da formação enigmática destas estrelas - e acerca do buraco negro ao qual estão ligadas.
"O centro da Galáxia é um laboratório único onde podemos estudar os processos fundamentais da gravidade forte, da dinâmica estelar e da formação estelar, que são de grande importância para todos os outros núcleos galácticos, com um nível de detalhe que nunca será possível para lá da nossa Galáxia," explica Reinhard Genzel, líder da equipa do Instituto Max Planck para Física Extraterrestre em Garching, perto de Munique.
A poeira interestelar que preenche a Galáxia bloqueia a nossa observação directa da região central da Via Láctea no visível. Por isso os astrónomos usam comprimentos de onda no infravermelho que podem penetrar a poeira para estudar a região. Embora seja um desafio tecnológico, vale bem a pena o esforço. "O Centro Galáctico alberga o buraco negro supermassivo mais próximo que se conhece. Por isso, é o melhor lugar para estudar os buracos negros em detalhe," afirma o primeiro autor do estudo, Stefan Gillessen.
A equipa usou as estrelas centrais como "partículas de teste" ao observar como se movem em torno de Sagitário A*. Tal como folhas apanhadas numa rajada de vento revelam uma complexa rede de correntes de ar, o seguimento das estrelas centrais mostra a relação das forças em acção no Centro Galáctico. Estas observações podem aí ser utilizadas para inferir propriedades importantes do próprio buraco negro, tal como a sua massa e distância. O novo estudo também mostrou que pelo menos 95% da massa sentida pelas estrelas tem que estar no buraco negro. Por isso resta muito pouco espaço livre para outra matéria escura.
"Sem dúvida, o aspecto mais espectacular do nosso estudo de longo termo é que nos deu o que é agora considerada como a melhor prova empírica da existência dos buracos negros supermassivos. As órbitas estelares no Centro Galáctico mostram que a concentração da massa central, com quatro milhões de massas solares, deve, sem qualquer réstia de dúvida, ser um buraco negro," afirma Genzel. As observações também permitem aos astrónomos determinar a nossa distância ao centro da Galáxia com grande precisão, que se encontra agora nos 27.000 anos-luz.
As partes centrais da nossa Galáxia, a Via Láctea, observadas perto do infravermelho com o instrumento NACO no Very Large Telescope do ESO. Ao seguir os movimentos da estrelas mais centrais ao longo de mais de 16 anos, os astrónomos foram capazes de determinar a massa do buraco negro supermassivo que aí se esconde.
Crédito: ESO/S. Gillessen et al.
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Para construír esta imagem do coração da Via Láctea sem paralelos e calcular as órbitas das estrelas individuais, a equipa teve que estudar as estrelas durante muitos anos. Estes recentes e avassaladores resultados representam por isso 16 anos de dedicado trabalho, que começou com observações feitas em 1992 com a câmara SHARP acoplada ao telescópio de 3,5 metros New Technology do ESO, no observatório La Silla no Chile. Observações subsequentes foram feitas desde 2002 usando dois instrumentos montados no VLT de 8,2 metros do ESO. Um total de 50 noites de tempo de observação com os telescópios do ESO, ao longo de 16 anos, foram usadas para completar esta série incrível de observações.
O novo estudo aumentou a exactidão, pela qual os astrónomos podem medir as posições das estrelas, por um factor de seis quando comparado com estudos prévios. A precisão final é de 300 microssegundos de arco, o equivalente a ver uma moeda de 1 euro a uma distância de aproximadamente 10.000 km.
Pela primeira vez o número de órbitas estelares conhecidas é agora grande o suficiente para estudar propriedades comuns entre elas. "As estrelas na região mais interior estão em órbitas aleatórias, tal como um enxame de abelhas," diz Gillessen. "No entanto, mais para longe, seis das 28 estrelas orbitam o buraco negro num disco. A este respeito o novo estudo também confirmou explicitamente trabalhos anteriores nos quais o disco foi descoberto, mas apenas num sentido estatístico. O movimento ordeiro fora do mês-luz central, orientou aleatoriamente as órbitas de dentro - é assim que a dinâmica das estrelas jovens no Centro Galáctico é melhor descrita."
Uma estrela em concreto, conhecida como S2, orbita o centro da Via Láctea tão depressa que completou uma revolução dentro do período de 16 anos do estudo. A observação de uma órbita completa de S2 foi uma contribuição crucial para a alta precisão alcançada e para a compreensão desta região. No entanto, o mistério de como estas jovens estrelas obtiveram as suas órbitas actuais ainda permanece por explicar. São demasiado jovens para terem migrado de muito longe, mas parece ainda mais improvável que tenham sido formadas nas suas órbitas actuais onde as forças de marés do buraco negro actuam. Estão já a ser planeadas excitantes observações futuras com o objectivo de testar vários modelos teóricos que tentam resolver este enigma.
"O ESO ainda tem muito trabalho pela frente," diz Genzel. "Para estudos futuros da vizinhança imediata do buraco negro, precisamos de uma maior resolução angular do que é actualmente possível." De acordo com Frank Eisenhauer, investigador principal do instrumento de próxima geração GRAVITY, o ESO irá dentro em breve ser capaz de obter essa muito necessária resolução. "O próximo grande avanço irá ser o combinar da luz dos quatro telescópios de 8,2 metros do VLT - uma técnica conhecida como interferometria. Esta técnica irá aumentar a exactidão das observações por um factor de 10 a 100 em relação ao que é actualmente possível. Esta combinação tem o potencial de testar directamente a relatividade geral de Einstein na região actualmente inexplorada de um buraco negro."
Links:
Notícias relacionadas:
ESO (comunicado de imprensa)
arXiv.org (artigo científico em formato PDF)
SPACE.com
PHYSORG.com
Universe Today
Science Daily
CNN
BBC News
Sagitário A*:
Wikipedia
Wikipedia (buraco negro supermassivo)
ESO:
Página oficial
Wikipedia |
