No centro da Via Láctea está um buraco negro supermassivo chamado Sagitário A*. É aproximadamente 27.000 anos-luz da Terra e 23,5 milhões de quilômetros de diâmetro.
Pela primeira vez no mundo, uma equipe de astrônomos liderada por Florian Peißker, da Universidade de Colônia, na Alemanha, descobriu um sistema estelar binário orbitando este buraco negro.
O sistema é conhecido como D9. Sua descoberta, anunciada em um novo artigo publicado hoje na Nature Communications, lança luz sobre o ambiente extremo no centro da nossa galáxia, a Via Láctea.
Também ajuda a explicar um mistério cósmico de longa data sobre por que algumas estrelas viajam pelo espaço muito mais rápido do que outras.
O que é um sistema estelar binário?
Um sistema estelar binário é simplesmente duas estrelas orbitando uma à outra.
Nosso Sol não faz parte de um sistema binário, o que é bom: não gostaríamos que outra estrela vagasse por nosso Sistema Solar. Isso perturbaria a órbita da Terra; nós fritaríamos ou congelaríamos.
Observações mostram cerca de dois terços das estrelas da Via Láctea são estrelas únicas e o restante faz parte de um sistema estelar binário ou múltiplo. Estrelas maiores têm maior probabilidade de estarem emparelhadas.
Os sistemas estelares binários são úteis para os astrônomos porque seu movimento contém uma riqueza de informações. Por exemplo, a velocidade e a distância das órbitas nos informam sobre as massas das estrelas.
Para uma única estrela, pelo contrário, normalmente calculamos a sua massa a partir do seu brilho.
Uma descoberta tecnicamente desafiadora
Embora os cientistas tenham previsto anteriormente que existiam sistemas estelares binários perto de buracos negros supermassivos, eles nunca detectaram um.
Esta descoberta recente foi tecnicamente bastante desafiadora. Não podemos simplesmente olhar para o sistema e ver duas estrelas, porque está muito longe. Em vez disso, os astrónomos usaram o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul para medir a mudança da luz das estrelas – conhecida como efeito Doppler. Isto mostrou que a luz do sistema estelar tinha uma oscilação característica, indicando uma órbita.
Mas a equipe fez muito mais que isso.
Como as estrelas binárias contêm uma riqueza de informações, os astrónomos puderam calcular que este sistema específico tem aproximadamente 2,7 milhões de anos. Ou seja, há 2,7 milhões de anos, estas estrelas acenderam-se pela primeira vez.
Provavelmente não nasceram nos arredores extremos do buraco negro, por isso, a menos que tenham entrado recentemente nesta vizinhança, sobreviveram cerca de um milhão de anos no seu ambiente atual.
Isto, por sua vez, nos fala sobre a capacidade do buraco negro de perturbar estrelas em sua órbita. Os buracos negros são feras misteriosas, mas pistas como esta estão a ajudar-nos a desvendar a sua natureza.
Circulando um buraco negro
A situação que os astrónomos descobriram é bastante familiar.
Pense na Lua: ela orbita a Terra, e a Terra e a Lua juntas orbitam o Sol. Como a gravidade é uma força atrativa, ela pode puxar vários objetos celestes para órbitas complicadas. A complexidade deste cenário inspirou o recente livro e série da Netflix, O problema dos três corpos.
Se forem complicados, a coisa toda pode desmoronar? O arranjo Lua-Terra-Sol é estável porque dois dos três corpos – a Terra e a Lua – estão muito mais próximos do que o outro corpo, o Sol. A Lua e a Terra estão próximas o suficiente para que, no que diz respeito ao Sol, seja efetivamente um sistema de dois corpos, que é estável.
Mas se todos os três corpos interagirem, o sistema pode desmoronar. É até possível que dois dos corpos ejetar o terceiro corpo inteiramente.
Estrelas de velocidade incomum
Este mecanismo provavelmente explica um mistério cósmico: estrelas hipervelozes.
A maioria das estrelas no céu noturno está em uma órbita típica, quase circular, em torno do centro da nossa galáxia. As velocidades orbitais são de cerca de 200 quilômetros por segundo: muito rápidas na Terra, mas nada de especial no espaço.
No entanto, desde 2005, descobrimos cerca de 20 estrelas de hipervelocidadeque atravessam a nossa galáxia a mais de 1.000 quilómetros por segundo. Como?
Nossa melhor ideia atual é que as estrelas hipervelozes já fizeram parte de um sistema binário orbitando nosso buraco negro supermassivo. Com o tempo, as estrelas chegaram muito perto do buraco negro e o resultado foi uma órbita complicada. Na confusão, com um buraco negro dando as ordens, uma das estrelas foi ejetada. Ela escapou para a Via Láctea externa, onde a vemos como uma estrela de hipervelocidade.
Encontrando a fábrica de hipervelocidade
É uma teoria interessante.
Cálculos teóricos mostram que o mecanismo funciona e as velocidades estão corretas. As observações mostram que muitas das estrelas de hipervelocidade conhecidas parecem estar a afastar-se do centro galáctico, o que é outra vantagem para a teoria. Mas de que outra forma poderíamos testar essa ideia?
Uma maneira óbvia é procurar estrelas binárias em torno do nosso buraco negro supermassivo.
Os astrónomos têm estado de olho no nosso centro galáctico há décadas. Não é muito difícil encontrá-lo no céu noturno, como você pode ver na imagem abaixo.
Aqui estão dois métodos confiáveis para encontrar Sagitário A*. Primeiro, encontre Antares (brilhante e vermelho), que é o centro das costas de Escorpião, e depois siga o corpo do escorpião até a ponta da cauda, que fica próximo ao buraco negro. Alternativamente, obtenha um bom aplicativo de céu noturno no seu telefone; eles são incríveis.
No contexto dessas teorias, esta descoberta recente é muito importante. Os astrónomos descobriram um sistema estelar binário em torno do nosso buraco negro supermassivo. Uma peça importante do quebra-cabeça da hipervelocidade se encaixa.
(Autor: Lucas BarnesProfessor de Física, Universidade Ocidental de Sydney)
(Declaração de divulgação: Luke Barnes não trabalha, presta consultoria, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que se beneficiaria com este artigo e não revelou nenhuma afiliação relevante além de sua nomeação acadêmica)
Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
