Uma nova investigação mostra que uma colisão passada entre o buraco negro central da Via Láctea e um buraco negro mais pequeno poderia explicar a dinâmica das estrelas S, um grupo de estrelas que orbitam precariamente perto do buraco negro supermassivo da nossa Galáxia.

Viagem ao centro da Via Láctea

O centro da Via Láctea alberga um buraco negro supermassivo (Sagitário A* ou Sgr A*) com uma massa de 4 milhões de sóis. Os vizinhos mais próximos deste gigante são um disco compacto de jovens estrelas massivas e um conjunto de estrelas chamadas estrelas S, que habitam os 48 dias-luz mais internos da nossa Galáxia.

Ao passo que as estrelas no disco estão ordenadas, dispostas em órbitas com excentricidades moderadas e baixas inclinações, as estrelas S orbitam Sgr A* em todas as direções, girando em torno do buraco negro com uma ampla gama de excentricidades e inclinações. Até agora, a causa dessa distribuição invulgar de estrelas é desconhecida.

Quando os buracos negros colidem

Investigações anteriores tiveram dificuldade em explicar as órbitas das estrelas S. Uma teoria bem-sucedida sobre a origem das estrelas S deve explicar as órbitas excêntricas das estrelas (e=0,61, em média) e as altas inclinações orbitais (i=79º, em média), e deve produzir essas características dentro do tempo de vida de 15 milhões de anos das estrelas.

Esquema que mostra o processo de formação proposto para a população de estrelas S da Via Láctea. Crédito: Akiba et al., 2025

Num artigo científico recente, uma equipa liderada por Tatsuya Akiba (Universidade do Colorado em Boulder) apresentou uma nova hipótese para explicar estas características: Sgr A* absorveu um buraco negro mais pequeno num passado não muito distante, e as consequências da fusão criaram a distribuição de estrelas que vemos hoje.

A premissa não é rebuscada: com a idade avançada de quase 14 mil milhões de anos, a Via Láctea provavelmente engoliu galáxias anãs vizinhas e enxames globulares várias vezes. Quando um buraco negro embebido numa dessas refeições de estrelas e gás se funde com o buraco negro central da Via Láctea, a colisão faz com que Sgr A* recue - potencialmente reorganizando, no processo, as estrelas nas suas proximidades.

Reorganização radical

Akiba e colaboradores utilizaram simulações de N-corpos para explorar os resultados dessa colisão. Nas suas simulações, Sgr A* está situado dentro de um disco axisimétrico de estrelas ou gás. Um buraco negro mais pequeno cai em direção a Sgr A*, espirala para dentro e funde-se com o buraco negro maior. A emissão assimétrica de ondas gravitacionais faz com que Sgr A* recue, deformando o conjunto de estrelas e gás ao redor em um disco excêntrico. Para que a excentricidade do disco corresponda ao que é visto no disco de estrelas que rodeia Sgr A* hoje, o buraco negro que se aproxima deve ter uma massa de aproximadamente 200.000 massas solares.

Instantâneos da simulação tirados no início da simulação (coluna da esquerda) e após 2 milhões de anos (coluna da direita). As órbitas com inclinação superior a 30 graus são mostradas a magenta. Observe a diferença de escala entre as linhas. Crédito: Akiba et al., 2025

Após a fusão, as estrelas que orbitam mais longe alteraram as inclinações e excentricidades das estrelas mais internas até valores elevados através do que é chamado de mecanismo de Kozai-Lidov. Dois milhões de anos de tempo de simulação depois, essa interação produziu uma distribuição estelar semelhante à que é vista hoje: um disco de excentricidade moderada em torno de "estrelas S" com órbitas excêntricas e altamente inclinadas.

Embora as propriedades das estrelas S simuladas não correspondam exatamente às propriedades das estrelas reais - as estrelas simuladas têm, em média, inclinações e excentricidades mais baixas -, os autores realçam que este trabalho representa uma primeira abordagem à sua hipótese. É necessário um modelo que explore uma gama mais ampla de parâmetros para compreender totalmente as origens das estrelas no centro da Via Láctea.

// AAS Nova (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)

Quer saber mais?

Sagitário A*:
Wikipedia
Enxame estelar de Sgr A* (Wikipedia)

Buraco negro supermassivo:
Wikipedia

Via Láctea:
Núcleo de Astronomia do CCVAlg
Wikipedia
SEDS

Mecanismo de Kozai-Lidov:
Wikipedia