Observe as estrelas se movendo ao redor do buraco negro supermassivo da Via Láctea em imagens ainda mais profundas

Imagens VLTI de estrelas no centro da Via Láctea Crédito:ESO/GRAVITY collaboration 

O Interferômetro do Very Large Telescope (VLTI) do Observatório Europeu do Sul (ESO) capturou as imagens mais profundas e nítidas obtidas até hoje da região em torno do buraco negro supermassivo localizado no centro da nossa Galáxia. As novas imagens nos permitiram ver 20 vezes mais perto do buraco negro do que o que era possível anteriormente sem o VLTI e ajudaram os astrônomos a encontrar uma estrela previamente desconhecida perto deste objeto supermassivo. Ao seguir as órbitas das estrelas no centro da nossa Via Láctea, a equipe fez a medição mais precisa já feita da massa do buraco negro. 

“Queremos saber mais sobre Sagitário A*, o buraco negro situado no centro da Via Láctea: Qual a sua massa? Será que gira? As estrelas em seu torno se comportam exatamente como o previsto pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein? A melhor maneira de responder a estas questões é seguir estrelas que se deslocam em órbitas próximas do buraco negro supermassivo. E aqui demonstramos que podemos fazer isso com uma precisão maior do que nunca”, explica Reinhard Genzel, um diretor do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) em Garching, Alemanha, que recebeu 0 Prêmio Nobel em 2020 pelo seu trabalho de pesquisa sobre Sagitário A*. s resultados mais recentes de Genzel e de sua equipe, que expandem seu estudo de três décadas de estrelas orbitando o buraco negro supermassivo da Via Láctea, foram publicados hoje em dois artigos na Astronomy & Astrophysics. 

Em uma busca para encontrar ainda mais estrelas perto do buraco negro, a equipe, conhecida como colaboração GRAVITY, desenvolveu uma nova técnica de análise para obter as imagens ainda mais profundas e nítidas do nosso Centro Galáctico. “O VLTI nos dá uma excelente resolução espacial e com as novas imagens conseguimos ver mais profundamente do que antes. Estamos impressionados com a quantidade de detalhe das imagens e com a ação e número de estrelas reveladas em torno do buraco negro,” diz Julia Stadler, pesquisadora no Instituto Max Planck de Astrofísica em Garching, que liderou a equipe na obtenção de imagens durante o tempo que trabalhou no MPE. Curiosamente, a equipe descobriu uma estrela, a S300, que ainda não tinha sido observada anteriormente, mostrando assim quão potente é este método quando se trata de detectar objetos muito tênues próximos de Sagitário A*. 

Com suas últimas observações, conduzidas entre março e julho de 2021, a equipe se concentrou em fazer medições precisas das estrelas à medida que se aproximavam do buraco negro, o que incluiu a estrela recordista S29, que se aproximou mais do buraco negro no final de maio de 2021. Ela o ultrapassou a uma distância de apenas 13 bilhões de quilômetros, cerca de 90 vezes a distância Sol-Terra, à impressionante velocidade de 8740 km/s. Nenhuma outra estrela foi observada passando tão perto ou viajando tão rápido ao redor do buraco negro. 

As medições e as imagens obtidas pela equipe foram possíveis graças ao GRAVITY, um instrumento único que a colaboração desenvolveu para o VLTI do ESO. O GRAVITY combina a radiação colectada pelos quatro Telescópios Principais de 8,2 metros do Very Large Telescope (VLT), usando uma técnica chamada interferometria. Esta técnica é complexa, “mas no final nos dá uma imagem 20 vezes mais nítida do que as obtidas pelos telescópios individuais, revelando os segredos do Centro Galáctico”, disse Frank Eisenhauer do MPE, pesquisador principal do GRAVITY. 

“Seguir estrelas em órbitas próximas ao redor de Sagitário A * nos permite sondar com precisão o campo gravitacional ao redor do buraco negro massivo mais próximo da Terra, para testar a Relatividade Geral e determinar as propriedades do buraco negro”, explica Genzel. As novas observações, combinadas com dados anteriores obtidos da equipe, confirmam que as estrelas seguem percursos exatamente como os previstos pela Relatividade Geral para objetos que se deslocam em torno de um buraco negro com uma massa de 4,3 milhões de vezes a massa solar. Esta é a estimativa mais precisa da massa do buraco negro central da Via Láctea até o momento. Os pesquisadores também conseguiram ajustar a distância para Sagitário A*, chegando ao valor de 27 000 anos-luz. 

Para obter as novas imagens, os astrônomos usaram uma técnica de aprendizagem de máquina, chamada Teoria do Campo de Informação. Foi feito um modelo de como seriam as fontes reais, simularam como o GRAVITY as veria e compararam esta simulação com as observações do GRAVITY. Deste modo foi possível encontrar e seguir estrelas em torno de Sagitário A* com uma profundidade e precisão sem precedentes. Além das observações GRAVITY, a equipe utilizou também dados do NACO e do SINFONI, dois instrumentos anteriores do VLT, assim como medições do Observatório Keck e do Observatório Gemini do NOIRLab nos EUA. 

No final desta década, o GRAVITY será atualizado para GRAVITY+ e o instrumento melhorado será também instalado no VLTI do ESO. Pretendendo-se assim aumentar ainda mais a sensibilidade deste instrumento para revelar estrelas ainda mais tênues e ainda mais próximas do buraco negro central. A equipe pretende eventualmente descobrir estrelas tão próximas deste objeto que as suas órbitas sentirão os efeitos gravitacionais causados pela rotação do buraco negro. O futuro Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, atualmente em construção no deserto chileno do Atacama, permitirá à equipe medir a velocidade destas estrelas com elevado grau de precisão. “Com o poder combinado do GRAVITY+ e do ELT, seremos capazes de descobrir a velocidade de rotação do buraco negro”, diz Eisenhauer. “Até agora ainda ninguém conseguiu fazer isso”.

Fonte: ESO