Sagittarius A*: tudo o que sabemos sobre "nosso" buraco negro — até agora

A imagem do buraco negro Sagittarius A*, divulgada na quinta-feira (12) pela colaboração Event Horizon Telescope (EHT), nos revela muito sobre o objeto que habita no coração da Via Láctea. Contudo, os astrônomos já suspeitavam de algumas coisas desde o início das investigações na região, em 1933. Confira o que já se sabe sobre ele.

• Como funciona o telescópio que fotografou o buraco negro da Via Láctea?
• Tudo sobre buracos negros: o que são, por que existem, como se formam e mais!

Descoberta do Sagittarius A*

Tudo começou com o nascimento da radioastronomia, em 1933, quando o engenheiro de telecomunicações Karl Jansky (considerado o “pai” desse sub-ramo da astronomia, mesmo não sendo astrônomo) detectou uma emissão misteriosa de rádio na constelação de Sagitário.

Essa fonte de rádio ficou conhecida como Sagittarius A, mas até então era apenas isso: alguma coisa na região, em direção ao centro da nossa galáxia, estava emitindo rádio. Não se sabia o que poderia ser, mas os astrônomos estavam intrigados.

Observações posteriores foram feitas por Jack Piddington e Harry Minnett usando o radiotelescópio CSIRO no Potts Hill Reservoir, Austrália. Eles refinaram a descoberta de Jansky e descobriram haver algo "brilhante" em ondas de rádio mais ao sul, mais próximo do centro galáctico.

Conforme a tecnologia dos radiotelescópios evoluiu, as observações se tornaram mais detalhadas, e os cientistas perceberam que Sagittarius A, na verdade, consiste em vários subcomponentes. Em 1974, os astrônomos Bruce Balick e Robert Brown observaram um desses componentes, brilhante e muito compacto — assim foi descoberto o Sagittarius A*.

Abreviado como Sgr A*, o nome foi cunhado por Brown em um artigo de 1982 para destacar que a fonte de rádio estava em estado excitado (os asteriscos são usados por químicos para indicar átomos excitados, isto é, em um estado mais energético que seu estado fundamental).

Massa e tamanho do buraco negro Sgr A*

Na década de 1980, a hipótese de se tratar de um buraco negro já estava bastante popular no meio científico, mas foi só em 1994 que estudos de espectroscopia infravermelha e submilimétrica mostraram que a massa de Sgr A* correspondia ao que os físicos e astrônomos chamam de buraco negro supermassivo: algo em torno de 3 milhões de sóis.

Por fim, em 2002, uma equipe internacional mostrou as observações do movimento da estrela S2 (e outras estrelas próximas, conhecidas como estrelas S) perto do Sgr A*, acompanhado durante um período de dez anos. A órbita rápida dessas estrelas foi uma forte evidência da presença de um objeto muito massivo no ponto central da galáxia.

Além disso, essas pesquisas mostraram que o Sagittarius A* não poderia ser um aglomerado de estrelas, por exemplo, e sim um objeto único. As observações de rádio e o movimento da S2 ajudou a equipe a determinar que a massa do objeto central seria de aproximadamente 4,1 milhões de massas solares.

Essa massa estonteante está confinada em um objeto com cerca de 6,7 bilhões de km de raio, o que corresponde às previsões teóricas de Karl Schwarzschild. Essas previsões demonstram como calcular o raio de um buraco negro baseado em sua massa, ou vice-versa.

Medições ainda seriam refinadas mais tarde, principalmente em um monitoramento de 16 anos conduzido por Reinhard Genzel e Andrea Ghez, que já investigavam o Sgr A* por décadas. A massa do objeto foi estimada em cerca de 4,31 milhões de massas solares. Esse trabalho foi a maior evidência da existência do buraco negro até então e rendeu à dupla o Prêmio Nobel da física em 2020.

O Sgr A* está “adormecido” (mas não por completo)

Ao contrário de buracos negros em centros galácticos ativos, como é o caso do M87* (o primeiro buraco negro a ser fotografado na história), o Sgr A* é bastante quieto. Isso significa que ele não está se alimentando de muita matéria e, por isso, o brilho de seu disco de acreção (o anel laranja que observamos nas imagens) é muito fraco.

Mesmo assim, o buraco negro da nossa galáxia às vezes se alimenta — e dá claros sinais disso. Em 2015, por exemplo, a NASA relatou uma explosão de raios-X 400 vezes mais brilhante do que o normal no Sgr A*. Isso é uma evidência de que algum objeto caiu em seu disco de acreção.

Embora seja um recorde para ele, esse brilho corresponde a um objeto pequeno, como um asteroide, caindo no buraco negro. Em centros galácticos muito ativos, como quasares, os buracos negros supermassivos se alimentam de objetos maiores, como nuvens imensas de gás e poeira, ou mesmo estrelas.

Já em 2019, astrônomos usando o Observatório Keck observaram um brilho inesperado no Sgr A*, 75 vezes acima do normal. Isso é indício de que outro objeto teve o “azar” de cair na besta adormecida no centro de nossa galáxia. Segundo estudos recentes, a atividade deste buraco negro é caótica e irregular.

Será que o buraco negro pode engolir a Terra?

Pode ficar tranquilo. Embora o monstruoso buraco negro tenha massa de 4,31 milhões de sóis, não há nenhuma chance de ameaçar a Terra. Na verdade, ele não capturou nem mesmo as estrelas S, as mais próximas do centro galáctico.

A distância entre o Sistema Solar e o Sagittarius A* é de incríveis 26 mil anos-luz. Isso tem outra implicação impressionante: a “luz” (ondas de rádio e raios-X) que os astrônomos capturam do buraco negro leva 26 mil de anos para chegar até nós. Ou seja, estamos vendo como ele era naquela época.

O poder gravitacional de um buraco negro é impressionante, mas não o suficiente para engolir matéria relativamente distante. Para termos uma ideia, ainda que o Sol se tornasse um buraco negro, ele não conseguiria engolir os planetas, nem mesmo o mais próximo, Mercúrio. Ele só poderia se alimentar de asteroides e cometas que, às vezes, caíssem em direção a ele.

Isso revela que os buracos negros não são “aspiradores cósmicos”, como às vezes imaginamos. Eles são apenas objetos que se tornaram compactos demais e, portanto, densos o suficiente para “segurar” gravitacionalmente coisas que atravessam o horizonte de eventos.

Para chegar ao horizonte de eventos do buraco negro, entretanto, será preciso se aproximar muito mais que as estrelas S, que estão “ali do ladinho” do Sgr A*. É por isso que ele é um buraco negro inativo — nada se aproximou muito dele nos últimos tempos. E a Terra ainda continuará ao redor do Sol por muito tempo.

A imagem do Sagittarius A*

Até pouco tempo, um debate ainda permanecia entre alguns cientistas: será que o Sagittarius A* é mesmo um buraco negro? Artigos já sugeriram outras propostas, como a possibilidade de se tratar, na verdade, de matéria escura.

Com a imagem divulgada pelo EHT, qualquer dúvida parece ter sido enterrada de uma vez. O anel fechado do disco de acreção com lente gravitacional — ambos previstos com precisão pela Relatividade Geral de Albert Einstein — é evidência mais que forte de que se trata realmente de um buraco negro.

Muitas outras imagens foram capturadas pelo EHT durante a observação do Sgr A*, realizada em 2017. Esse conjunto mostra que o disco de acreção gira ao redor do objeto em velocidade próxima à da luz e é bastante turbulento.

Há muito mais para se descobrir sobre o Sagittarius A* e buracos negros em geral, inclusive os maiores mistérios da física atual: como buracos negros supermassivos formaram? O que acontece dentro deles? Para onde vai a informação da matéria que cai no horizonte de eventos? Essas questões ainda estão em aberto e podem ser resolvidas nos próximos anos ou décadas.

Fonte: CSIRO, IOPscience, Astronomical Notes, The Astrophysical Journal, ESO