Perto do centro da Via Láctea está um objeto imenso a que os astrónomos chamam Sagitário A*. Este buraco negro "supermassivo" pode ter crescido em conjunto com a nossa Galáxia e não é único. Os cientistas suspeitam que gigantes semelhantes se escondem no coração de quase todas as grandes galáxias do cosmos.

Alguns podem tornar-se realmente grandes, disse Joseph Simon, investigador pós-doutorado do Departamento de Ciências Astrofísicas e Planetárias da Universidade da Califórnia em Boulder.

"O buraco negro no centro da nossa Galáxia tem milhões de vezes a massa do Sol, mas também vemos outros que pensamos terem milhares de milhões de vezes a massa do Sol", afirmou.

O astrofísico tem dedicado a sua carreira a estudar o comportamento destes objetos difíceis de observar. Num estudo recente, utilizou simulações de computador, ou "modelos", para prever as massas dos maiores buracos negros supermassivos do Universo - um conceito matemático conhecido como função de massa do buraco negro.

Por outras palavras, Simon procurou determinar o que se poderia encontrar se fosse possível colocar cada um destes buracos negros, um a um, numa escala gigantesca.

Os seus cálculos sugerem que, há milhares de milhões de anos, os buracos negros podem ter sido, em média, muito maiores do que os cientistas suspeitavam. As descobertas poderão ajudar os investigadores a desvendar um mistério ainda maior, elucidando as forças que moldaram objetos como Sagitário A*, à medida que se transformaram de pequenos buracos negros nos gigantes que são hoje.

"Estamos a começar a ver, a partir de uma variedade de fontes diferentes, que houve coisas bastante massivas no Universo desde muito cedo", disse Simon.

Simon publicou as suas descobertas a 30 de maio na revista The Astrophysical Journal Letters.

Em 2022, os cientistas do EHT (Event Horizon Telescope) obtiveram a primeira imagem de Sagitário A*, o buraco negro no centro da Via Láctea. Crédito: Colaboração EHT

Sinfonia galáctica

Para Simon, essas "coisas bastante massivas" são o seu ganha-pão.

O astrofísico faz parte de um segundo esforço de investigação chamado NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves). Através deste projeto, Simon e centenas de outros cientistas dos EUA e do Canadá passaram 15 anos à procura de um fenómeno conhecido como "fundo estocástico de ondas gravitacionais". O conceito refere-se ao fluxo constante de ondas gravitacionais, ou ondulações gigantes no espaço e no tempo, que vagueiam pelo Universo num ritmo quase constante.

Esta agitação cósmica deve também a sua origem aos buracos negros supermassivos. Simon explicou que, se duas galáxias chocam uma com a outra no espaço, os seus buracos negros centrais podem também colidir e até fundir-se. Giram à volta um do outro antes de colidirem como dois pratos de uma orquestra - só que este choque de pratos gera ondas gravitacionais, distorcendo literalmente o tecido do Universo.

No entanto, para compreender o fundo de ondas gravitacionais, os cientistas precisam primeiro de saber quão massivos são realmente os buracos negros supermassivos do Universo. Címbalos maiores, disse Simon, fazem um estrondo maior e produzem ondas gravitacionais muito maiores.

Só há um problema:

"Temos medições muito boas das massas dos buracos negros supermassivos para a nossa Galáxia e para as galáxias vizinhas", disse. "Não temos o mesmo tipo de medições para galáxias mais distantes. Temos de adivinhar".

Buracos negros em ascensão

Na sua nova investigação, Simon decidiu adivinhar de uma forma totalmente nova.

Primeiro, reuniu informações sobre centenas de milhares de galáxias, algumas com milhares de milhões de anos (a luz só pode viajar a uma certa velocidade, por isso, quando os humanos observam galáxias que estão mais longe, estão a olhar para trás no tempo). Simon usou essa informação para calcular a massa aproximada dos buracos negros das maiores galáxias do Universo. Em seguida, utilizou modelos informáticos para simular o fundo de ondas gravitacionais que essas galáxias poderiam criar e que atualmente se abatem sobre a Terra.

Os resultados de Simon revelam toda a variedade de massas de buracos negros supermassivos no Universo até há 4 mil milhões de anos. Também reparou em algo estranho: parecia haver muito mais galáxias grandes espalhadas pelo Universo há milhares de milhões de anos do que alguns estudos anteriores previam. Isso não fazia muito sentido.

"Há a expetativa de que só se veriam estes sistemas realmente massivos no universo próximo", disse Simon. "Leva tempo para os buracos negros crescerem".

A sua investigação, no entanto, vem juntar-se a um conjunto crescente de evidências que sugerem que os buracos negros podem não precisar de tanto tempo como os astrofísicos pensavam. A equipa do NANOGrav, por exemplo, já viu indícios semelhantes de buracos negros gigantes escondidos no Universo há milhares de milhões de anos.

Para já, Simon espera explorar toda a gama de buracos negros que se estendem ainda mais para trás no tempo - revelando pistas sobre o modo como a Via Láctea surgiu e, eventualmente, o nosso próprio Sistema Solar.

"Compreender as massas dos buracos negros é fundamental para algumas destas questões fundamentais, como o fundo de ondas gravitacionais, mas também para a forma como as galáxias crescem e como o nosso Universo evoluiu", disse Simon.

// Universidade da Califórnia em Boulder (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)

Quer saber mais?

Ondas gravitacionais:
GraceDB (Gravitational Wave Candidate Event Database)
Wikipedia
Astronomia de ondas gravitacionais - Wikipedia
Ondas gravitacionais: como distorcem o espaço - Universe Today
Detetores: como funcionam - Universe Today
As fontes de ondas gravitacionais - Universe Today
O que é uma onda gravitacional (YouTube)
Fundo estocástico de ondas gravitacionais (Wikipedia)

Buraco negro supermassivo:
Wikipedia

Sagitário A*:
Wikipedia

Via Láctea:
CCVAlg - Astronomia
Wikipedia
SEDS

NANOGrav:
Página principal
Wikipedia