G2, a esteira G1–2–3 e a ligação com IRS 16SW rumo a Sagittarius A* (Sgr A*)

Em 2012, astrónomos identificaram um objeto incomum: uma nuvem de gás brilhante que parecia espiralar em direção ao buraco negro no centro da nossa galáxia. Ela recebeu o nome de G2, foi acompanhada por anos e virou motivo de debate sobre a sua origem - uma estrela despedaçada, um disco a evaporar, uma nova de passagem.

Uma hipótese quase ninguém levou a sério: a de que G2 fosse apenas uma “conta” num fio mais comprido. Um novo estudo encontrou esse fio.

Um terceiro aglomerado aparece

Há mais de uma década, astrónomos observam G2 contornar Sagittarius A* (Sgr A*). Trata-se de uma nuvem compacta, empoeirada e luminosa, com apenas algumas massas terrestres.

Em 2014, G2 fez uma aproximação notoriamente rasante ao buraco negro e, em seguida, seguiu viagem para fora, retomando a sua longa órbita elíptica. Treze anos antes, um segundo aglomerado, chamado G1, já havia percorrido um caminho quase idêntico.

Agora existe um terceiro. O Dr. Stefan Gillessen, astrónomo do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), liderou a equipa que identificou um aglomerado mais fraco, vindo atrás de G2 ao longo da mesma órbita.

Ele foi batizado de G2t. Junto com G1 e G2, compõe o que o grupo chama de esteira G1–2–3 - um filete fino de gás que avança, pouco a pouco, em direção a Sgr A*.

Três órbitas compatíveis

Três objetos a seguir praticamente a mesma trajetória dificilmente é acaso. Com base em mais de dez anos de medições, a equipa reconstruiu a órbita de G2t.

O plano orbital, o formato e a inclinação coincidem com os de G1 e G2 dentro de poucos graus. Uma coincidência aleatória desse tipo exigiria algo próximo de um milagre.

O grupo de Gillessen estimou a probabilidade de três objetos sem relação partilharem esses parâmetros por puro acaso em apenas dois em um milhão, o que torna muito mais plausível a existência de uma origem comum.

Seguindo a esteira

Para rastrear as nuvens, a equipa recorreu a instrumentos de alta precisão do Telescópio Muito Grande (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO) - primeiro o SINFONI e, depois, o seu sucessor mais nítido, o ERIS.

Ambos decompõem a luz recebida para isolar um comprimento de onda específico emitido por hidrogénio quente - e, nessa faixa, cada nuvem aparecia com brilho nítido.

Assim, foi possível determinar a posição e a velocidade de cada aglomerado - e as três órbitas apontam de volta para o mesmo local: o disco, no sentido horário, de estrelas jovens e massivas que circunda Sgr A*.

Um par de estrelas

Dentro desse disco, uma estrela destacou-se: IRS 16SW. Ela é uma binária de contato - duas estrelas massivas tão próximas que as suas camadas externas se sobrepõem.

As duas geram ventos estelares intensos, com escoamentos a sair a centenas de quilómetros por segundo (cerca de 500 a 650 quilômetros por segundo). Esse volume de material a fluir para fora fornece a matéria-prima para tudo o que vem a seguir.

O que selou a ligação foi uma pequena discrepância entre as três órbitas das nuvens. A elipse de cada órbita apresenta uma inclinação ligeiramente diferente - uma variação de cerca de três quartos de grau por ano de uma nuvem para a seguinte.

Essa taxa coincide com a rapidez com que IRS 16SW se movia ao redor de Sgr A* há aproximadamente 150 anos - período em que os aglomerados provavelmente estavam a formar-se e a desprender-se.

Onde os aglomerados se formam

Como um vento estelar, em princípio contínuo, se transforma em aglomerados individuais com massa da ordem da Terra? Simulações computacionais recentes do mesmo grupo atribuem o processo a uma colisão turbulenta na borda do sistema binário.

À medida que IRS 16SW atravessa o gás denso nas proximidades de Sgr A*, os modelos indicam a formação de uma onda de gás comprimido à frente do sistema. Essa onda, porém, revela-se instável - nas simulações, ela arrefece e se fragmenta em nós densos que derivam para dentro.

O efeito aparece quando as velocidades do vento ficam por volta de 500 a 650 quilômetros por segundo. Em velocidades mais altas, não: a onda permanece estável e os aglomerados não se formam.

Trabalhos anteriores haviam descartado IRS 16SW como fonte, em parte por assumirem ventos mais rápidos. A geometria de binária de contato reduz o escoamento o bastante para tornar a formação de aglomerados viável.

Alimentando o gigante

Sgr A* alimenta-se lentamente - para igualar a taxa observada de acreção, basta engolir cerca de um aglomerado com massa da Terra por década. A esteira G1–2–3 entrega material quase nesse ritmo.

Depois que cada aglomerado passa pelo ponto de maior aproximação ao buraco negro, ele parece perder energia para o redemoinho fino de gás em queda. Ele desacelera. Migra para dentro.

Os pesquisadores defendem que essa esteira é a principal fonte atual de material a alimentar Sgr A*.

A produção, contudo, não é constante - os aglomerados formam-se com mais facilidade quando IRS 16SW passa mais perto de Sgr A*, onde o gás ao redor é mais denso. Esse compasso irregular poderia explicar ecos de raios X observados nas proximidades - sinais de que houve fases de atividade mais intensa no passado.

O que isto muda

Antes deste estudo, ninguém tinha descartado uma origem estelar para G2. Entre as hipóteses em aberto estavam uma estrela a evaporar lentamente, uma explosão de nova e até uma perturbação de maré parcial causada por Sgr A*.

Com três órbitas quase idênticas a apontar para uma única fonte, essas alternativas ficam muito mais difíceis de sustentar. Uma estrela específica passa a ser a principal suspeita.

O próximo teste já tem data. G2t fará a sua aproximação máxima de Sgr A* em meados de 2031. Astrónomos estarão prontos para vê-lo esticar-se, desacelerar e entregar parte de si ao buraco negro.

Um possível quarto aglomerado talvez já esteja a formar-se no gás que fica atrás de G2t. Se ele surgir no momento esperado, o caso de IRS 16SW como fornecedora estável ficará consideravelmente mais forte.