A história de Sagitário A*, o buraco negro supermassivo da Via Láctea

 Levantar o véu empoeirado do núcleo da Via Láctea levou quase um século.

O buraco negro supermassivo, Sagitário A*, no centro da nossa galáxia. Raio-X: NASA/CXC/SAO; IR: NASA/HST/STScI. Inserção: Rádio (Colaboração EHT)

Antes que todos soubessem sobre o buraco negro gigante à espreita no centro da nossa galáxia Via Láctea, era apenas uma fonte excepcionalmente brilhante de emissão de rádio. Mas desde a descoberta de Sagitário A* (pronuncia-se “Sagitário A-estrela”), o buraco negro continua a nos surpreender e encantar – ao mesmo tempo em que serve como teste para nossos entendimentos mais fundamentais da gravidade. 

Chamando todos os astrônomos

Os astrônomos conhecem a localização aproximada do centro da Via Láctea há quase um século. Eles aprenderam isso monitorando as posições e velocidades dos aglomerados globulares, descobrindo que os aglomerados tendiam a orbitar um ponto comum. Mas por mais que tentem descobrir se há algo interessante em nosso núcleo galáctico, seus telescópios não conseguiram detectar muito naquela região do céu.

O problema era a poeira. Muita poeira. As regiões centrais da galáxia são tão densas de poeira que quase todas as formas de luz se extinguem antes de atingir a Terra, a cerca de 26.000 anos-luz de distância. Para os astrônomos de um século atrás, o centro galáctico era um mistério.

Mas nem todas as formas de luz desaparecem atrás do vasto véu de gás e poeira interestelar entre nós e o centro galáctico. As ondas de rádio são conhecidas por sua capacidade de navegar através de espessas nuvens de poeira com relativa facilidade. Em 1933, o pioneiro radioastrônomo Karl Jansky (tão pioneiro que tem uma unidade batizada em sua homenagem) usou a ideia recém-criada de um radiotelescópio para identificar uma fonte surpreendentemente brilhante de emissão de rádio vinda da direção da constelação de Sagitário. 

Imediatamente, os astrônomos conectaram esta fonte de rádio brilhante com o centro galáctico. E, de maneira típica para a astronomia, eles chamaram a fonte de rádio Sagitário A, porque foi a primeira fonte encontrada naquela constelação. 

No covil do dragão

O centro da Via Láctea está muito longe, e os radiotelescópios normalmente não têm a maior resolução. Não foi até a década de 1970 e a invenção da radiointerferometria que os astrônomos obtiveram uma imagem melhor de Sagitário A. A radiointerferometria depende do uso de vários detectores para tentar capturar a mesma imagem. Os astrônomos devem coordenar cuidadosamente os fluxos de dados separados de todos os telescópios para construir uma imagem coesa, um processo que requer cálculos intensivos. Os interferômetros têm seus pontos fracos – por exemplo, o solo nu entre os telescópios não captura nenhum dado utilizável, então há muita perda de informação. Mas eles também têm uma grande força. 

Em astronomia, quanto maior o telescópio, maior a resolução que você pode alcançar. Para um interferômetro, quanto mais distante você colocar seus telescópios individuais, menor será o objeto que você pode resolver. 

Com esses interferômetros, os radioastrônomos foram capazes de identificar um pequeno ponto excepcionalmente brilhante enterrado no coração de Sagitário A. Os astrônomos ficaram tão surpresos com esse ponto que o chamaram de Sagitário A* (ou Sgr A*), aplicando o asterisco normalmente usado para denotar um estado excitado de um átomo. 

Equipados com observações mais claras e detalhadas, os astrônomos puderam começar a fazer estimativas sobre o tamanho e a massa do objeto que emite as ondas de rádio. Eles descobriram que era menor que o nosso sistema solar e milhões de vezes mais massivo que o Sol. Há apenas um tipo de objeto no universo que se encaixa nessa descrição: um buraco negro supermassivo. 

Aventureiros no escuro

O buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea não emite luz. Afinal, é um buraco negro. Mas todo o gás e poeira que cercam aquele monstro é perfeitamente capaz de emitir luz. À medida que gira violentamente e se comprime a caminho do horizonte de eventos , o material pode atingir temperaturas escaldantes, aproximando-se de 18 milhões de graus Fahrenheit (10 milhões de Celsius). A essas temperaturas, o material, que rapidamente forma um disco de acreção fino e giratório, emite quantidades intensas de radiação em todo o espectro eletromagnético. 

A maior parte dessa radiação é absorvida pelo gás e poeira dentro do núcleo galáctico, com apenas raios-X e emissões de rádio atravessando a galáxia até o nosso planeta. (Desde que desenvolvemos radiotelescópios antes da astronomia de raios X, estamos mais familiarizados com Sagitário A* como fonte de rádio do que como fonte de raios X).

Avanços adicionais permitiram aos astrônomos obter observações de precisão incrivelmente alta, rastreando estrelas individuais enquanto orbitam Sagitário A* a uma velocidade de até alguns por cento da velocidade da luz. Essas observações são cruciais, pois as estrelas tecem e se movem em torno do buraco negro supermassivo em suas órbitas.

Ao observá-los cuidadosamente ao longo de anos e até décadas, os astrônomos podem deduzir as propriedades da gravidade neste ambiente extremo, fornecendo um teste instrumental para a teoria geral da relatividade de Einstein. Essas estrelas velozes também servem para demonstrar claramente que Sagitário A* é de fato um buraco negro, já que outros arranjos como um aglomerado denso de estrelas mortas resultariam em órbitas diferentes. 

Desde a década de 1970, a interferometria evoluiu para VLBI, que significa interferometria de linha de base muito longa. Essencialmente, o VLBI é um interferômetro aprimorado com as distâncias entre os telescópios individuais que se estendem por toda a Terra. Isso deu aos astrônomos visões sem precedentes do centro de nossa galáxia. Agora, um exemplo brilhante de VLBI é o Event Horizon Telescope , que em abril de 2019 divulgou a primeira imagem já tirada de um buraco negro (M87). 

E hoje (12 de maio), após anos de limpeza dos dados, o EHT divulgou a primeira imagem já tirada do buraco negro supermassivo da Via Láctea, Sagitário A *.

Fonte: astronomy.com