Não há como negar que existe algo de enorme no coração da Via Láctea, mas um estudo recente questiona se um buraco negro supermassivo é, de facto, a única explicação possível.
Até hoje, todas as medições do centro galáctico são compatíveis com um objecto extremamente denso, com cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol. Contudo, segundo o novo artigo, com um pequeno ajuste de perspectiva, o mesmo conjunto de indícios também pode encaixar num cenário diferente: um grande e compacto aglomerado de matéria escura fermiónica, sem horizonte de eventos.
Neste momento, não dispomos da precisão observacional necessária para distinguir de forma inequívoca entre estes dois modelos. Ainda assim, se o núcleo galáctico for composto por matéria escura, os astrónomos ganham uma nova via para interpretar a estrutura da matéria escura em toda a galáxia.
“Não estamos apenas a substituir o buraco negro por um objecto escuro; estamos a propor que o objecto central supermassivo e o halo de matéria escura da galáxia são duas manifestações da mesma substância contínua”, explica o astrofísico Carlos Argüelles, do Instituto de Astrofísica de La Plata, na Argentina.
A matéria escura é um dos maiores enigmas do Universo. Os cientistas conseguem estimar com grande rigor a quantidade de matéria normal existente no Universo. No entanto, depois de somar tudo, verifica-se que há muito mais gravidade do que essa matéria consegue justificar.
Aquilo que provoca essa gravidade extra não absorve nem emite luz; sabemos que existe apenas devido ao seu efeito gravitacional. É isso a matéria escura. E a sua contribuição para a gravidade é tão grande que representa aproximadamente 84 por cento do “orçamento” total de matéria do Universo.
Sagittarius A* (Sgr A*), o centro galáctico e a matéria escura
A confirmação da existência - e a estimativa da massa - de um objecto muito massivo no centro da Via Láctea também foi feita através da gravidade: seguindo as trajectórias longas e curvas e as variações de velocidade de estrelas muito rápidas que orbitam o centro galáctico.
A explicação mais directa para essa massa, exigindo o menor número de pressupostos, é a de um buraco negro supermassivo, baptizado Sagittarius A* (Sgr A*). Em 2022, uma imagem obtida pela colaboração do Telescópio do Horizonte de Eventos (EHT) chegou mesmo a parecer revelar a “sombra” do buraco negro.
Mas essa não é a única hipótese. Por exemplo, trabalhos anteriores mostraram que um disco de acreção incandescente em torno de um aglomerado concentrado de matéria escura poderia, potencialmente, gerar uma sombra muito semelhante à captada pelo EHT.
Liderada pela astrofísica Valentina Crespi, do Instituto de Astrofísica de La Plata, uma equipa internacional procurou ir mais longe: será que as órbitas observadas das estrelas em torno de Sgr A* também podem ser explicadas por um núcleo de matéria escura?
Alguns modelos de matéria escura descrevem-na como ténue e difusa, mas existe um candidato que permite concentrações densas: a matéria escura fermiónica, cujas partículas obedecem a regras quânticas que impedem uma compressão infinita - de forma semelhante à maneira como electrões e neutrões resistem a serem “esmagados” abaixo de um determinado limite de densidade.
O resultado teórico é um aglomerado ultradenso e gravitacionalmente estável, comparável, em princípio, a uma anã branca ou a uma estrela de neutrões, mas constituído por fermões de matéria escura, e não por partículas de matéria normal.
Daqui surge a questão: se um objecto deste tipo estivesse no centro galáctico, isso alteraria a forma como se comportam as estrelas em órbita?
Existe um conjunto de objectos conhecidos como estrelas S, cuja dança complexa em torno do centro galáctico desenha o potencial gravitacional da massa aí presente. Entre esses “marcadores”, o mais importante é uma estrela chamada S2, porque tem uma órbita relativamente curta, de 16 anos, que foi observada e caracterizada com um detalhe excepcional.
Os investigadores modelaram o comportamento de S2 em dois enquadramentos: um cenário convencional em que Sgr A* é um buraco negro, e o cenário alternativo do seu aglomerado de matéria escura fermiónica.
Em ambos os casos, as simulações reproduziram o movimento da estrela com níveis de exactidão quase indistinguíveis. Ou seja: isto não demonstra que Sgr A* seja matéria escura; mostra apenas que pode sê-lo, e que ainda não há dados suficientes para decidir.
Declínio kepleriano, halo de matéria escura e pistas adicionais
Ainda assim, existe outro argumento a favor da matéria escura fermiónica. O mapa da Via Láctea produzido pela sonda espacial Gaia - o mais completo até agora - indica que a rotação da galáxia abranda a distâncias maiores em relação ao centro galáctico.
Segundo os autores, este chamado declínio kepleriano é explicado com maior facilidade por um halo vasto e extenso de matéria escura fermiónica a envolver a Via Láctea do que por outros modelos de matéria escura.
“É a primeira vez que um modelo de matéria escura consegue ligar com sucesso escalas tão diferentes e várias órbitas de objectos, incluindo dados modernos da curva de rotação e das estrelas centrais”, afirma Argüelles.
Observações futuras poderão ajudar a resolver a questão, intrigante, sobre a verdadeira natureza de Sgr A. Por exemplo, medições prolongadas no tempo podem revelar pequenas características nas órbitas estelares que inclinem a interpretação para um lado ou para o outro. Estrelas que orbitam ainda mais perto de Sgr A do que S2 também poderão conter pistas.
Além disso, novas observações com o Telescópio do Horizonte de Eventos poderão mostrar detalhes mais finos da região onde a luz é desviada em torno de Sgr A*. Certas assinaturas associadas à gravidade extrema de um buraco negro - como um anel de fotões bem definido - poderão estar ausentes ou apresentar alterações se o objecto central for, em vez disso, um núcleo de matéria escura sem horizonte.
A investigação foi publicada nas Notícias Mensais da Royal Astronomical Society.
Comentários
Ainda não há comentários. Seja o primeiro!
Deixar um comentário