O buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea poderia ser matéria escura?

No centro da Via Láctea, há uma fonte de rádio brilhante e compacta, conhecida como Sagitário A* (Sagitário A-estrela, ou simplesmente Sgr A*). Mas há outras coisas ali, como as estrelas S, cujas órbitas estão ligadas à misteriosa fonte de rádio. Por este e outros motivos, os astrônomos concluíram que o Sgr A* é um buraco negro supermassivo, mas um novo estudo sugere que talvez seja outra coisa: uma nuvem de matéria escura.

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Não é possível ver o buraco negro em si, porque ele não emite luz própria e não reflete a luz das estrelas. Entretanto, os cientistas são capazes de observar o movimento das estrelas S que orbitam em torno do objeto Sgr A* e, ao acompanhar essas órbitas ao longo dos anos, eles determinaram a massa desse objeto central — mais de 4 milhões de vezes a do Sol.

Os astrônomos também observaram coisas semelhantes no centro de outras galáxias; então, após muito estudo, concluíram que cada centro galáctico deve possuir um buraco negro supermassivo. Um deles, conhecido como M87*, localizado no centro da galáxia Messier 87, tornou-se famoso por ser o primeiro buraco negro da história a ter uma imagem real capturada por instrumentos humanos.

Além disso, há evidências de que quasares observados em galáxias distantes são produzidos por buracos negros supermassivos em plena atividade, ou seja, consumindo matéria e expelindo jatos relativísticos. Tudo isso implica que buracos negros supermassivos em centros galácticos são reais. Mas será que todas elas possuem um? O novo estudo analisou o curioso caso de um objeto chamado G2 para sugerir que a Via Láctea pode ser uma exceção.

O G2 é uma nuvem de gás que em 2014 sobreviveu ao suposto monstro adormecido no coração da Via Láctea. O Sgr A* não emite radiação há algum tempo, o que os astrônomos associam à falta de matéria para se alimentar. As estrelas S orbitam esse objeto a uma distância relativamente segura, mas eventualmente algum objeto menos massivo pode cair nele, assim como alguns cometas caem no Sol. Acontece que o G2 se aproximou o suficiente para ser devorado por um buraco negro de 4 milhões de massas solares, mas passou por ele intacto.

Desde então, astrônomos sugeriram algumas explicações, como a presença de estrelas massivas ocultas dentro dessa nuvem. Com massa superior, as estrelas seriam capazes tanto de seguir uma órbita firme sem ser atraída para dentro do buraco negro, quanto de segurar a nuvem ao seu redor durante toda essa viajem. Mas nem todos os cientistas ficaram muito convencidos disso.

Agora, um novo estudo sugere que o Sgr A* não é um buraco negro, afinal. Mas o que poderia manter a órbita das estrelas S e, ao mesmo tempo, permitir que o G2 escapasse ileso? A proposta é matéria escura, a substância invisível que, assim como os buracos negros, não emite luz própria e não reflete a luz das estrelas. Ainda não se sabe do que a matéria escura é feita, mas se sabe que ela também tem seu papel na formação e manutenção das galáxias que conhecemos hoje.

Para mostrar que é possível essa substância invisível substituir o buraco negro supermassivo na região do Sgt A*, o estudo trabalha com uma das partículas hipotéticas candidatas a formadoras da matéria escura — o darkino. Trata-se de um férmion (assim como os elétrons, prótons, quarks e neutrinos, que também são férmions e apresentam alguns contrastes com os bósons), um tipo de partícula em que duas unidades não podem compartilhar o mesmo estado. Dois férmions de spin ½, por exemplo, não podem ter simultaneamente todos os números quânticos idênticos.

Se a matéria escura for de fato feita de darkinos, essas partículas se concentrariam no centro de uma galáxia apenas até certo ponto, de acordo com os cálculos. Então, seria coerente dizer que no centro da Via Láctea habita uma bola de matéria escura densa no lugar do Sgr A*. A borda dessa esfera de darkinos seria bem difusa, ou seja, menos densa, então as forças gravitacionais poderiam permitir que nuvens de gás como o G2 sobrevivessem, e ainda manteria a órbita das estrelas S.

O problema com essa proposta é simples: ninguém sabe se darkinos existem. Há muitas partículas hipotéticas como candidatas ao cargo de “formadoras” de matéria escura, e nenhuma delas está muito próxima de ser considerada real. Em contraste, buracos negros já foram confirmados observacionalmente, conforme descrito no início da matéria, então a teoria dos buracos negros supermassivos nos centros galácticos permanece com forte aceitação.

Apenas futuras observações poderão confirmar ou derrubar por completo uma das propostas. Se ficar comprovado que a matéria escura é composta por darkinos e habita no coração da nossa galáxia, um modelo terá que descrever matematicamente o que está acontecendo de fato por lá e em todas as observações de matéria escura e buracos negros supermassivos já detectados em todo o universo.

Fonte: Space.com