ALMA revela vento de Sagitário A* no centro da Via Láctea

Por décadas, astrónomos acreditaram que entendiam bem como os buracos negros supermassivos se comportam. Esses objetos colossais atraem gás, poeira e qualquer coisa que passe perto demais.

O que sempre chamou a atenção, porém, é que eles também fazem algo contraintuitivo: enquanto “se alimentam”, expulsam parte do material de volta ao espaço na forma de ventos ou jatos extremamente energéticos.

Essa ideia há muito faz parte das explicações sobre a evolução das galáxias. Ainda assim, persistia um grande obstáculo.

Faltava uma evidência direta de um vento vindo do buraco negro supermassivo no centro da nossa própria Via Láctea.

Depois de mais de meio século de procura, tudo indica que esse enigma finalmente começa a ser resolvido.

Os novos resultados foram obtidos por investigadores da Universidade Northwestern.

Um quebra-cabeça no centro da Via Láctea

No coração da Via Láctea está Sagitário A*, frequentemente abreviado como Sgr A*. Esse buraco negro supermassivo tem cerca de quatro milhões de vezes a massa do Sol e fica a aproximadamente 26.000 anos-luz da Terra.

Os cientistas já encontraram indícios de que o Sgr A* foi mais ativo num passado distante. O que não conseguiam detetar era um vento que estivesse ativo hoje - algo que, segundo as teorias aceites, deveria existir.

“A menos que um buraco negro exista num vácuo perfeito, ele tem de soprar um vento de alguma forma”, afirmou Mark Gorski, da Northwestern, que co-liderou o estudo.

“E não existe vácuo perfeito no universo. Com novas observações, esta é a primeira vez que tivemos uma visão suficientemente limpa para ver a marca do vento.”

“Olhámos para os dados e dissemos: ‘Aí está. Aí está a coisa que toda a gente procura há 50 anos.’”

Atravessando a confusão cósmica

Detetar atividade em torno do buraco negro central da nossa galáxia não é simples. Entre a Terra e o Sgr A* há uma camada espessa de gás, poeira e material energizado que impede uma visão clara.

“Para observar o nosso próprio buraco negro, temos de olhar através do plano da nossa galáxia”, explicou Elena Murchikova, que co-liderou o estudo com Gorski.

“Isso significa que temos de espreitar através de gás, poeira e estruturas ionizadas, e não dá para ver através de tudo isso com facilidade.”

Para contornar o problema, a equipa recorreu a cinco anos de observações recolhidas pelo ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), no Chile. O foco foi o gás molecular frio situado a até cerca de 3 anos-luz do buraco negro.

Além disso, os investigadores criaram um método para remover a interferência causada pelas emissões de rádio intensas do próprio buraco negro.

Com isso, a imagem final ficou 100 vezes mais profunda e 80 vezes mais nítida do que os mapas anteriores da região.

Um enorme cone vazio

A nova nitidez revelou algo que não se esperava.

Os investigadores identificaram uma cavidade em forma de cone com quase 3 anos-luz de comprimento e cerca de 45 graus de abertura. Dentro dessa região, faltava o gás molecular frio que, em condições normais, deveria estar presente.

A conclusão foi que um vento quente soprando a partir do Sgr A* provavelmente “escavou” a cavidade.

“Se você sopra material quente a partir do buraco negro, ele não vai querer coexistir com o material frio”, disse Gorski. “Ou vai empurrar o material frio para fora ou aquecê-lo. E, se estiver quente demais, você já não verá o gás frio.”

O resultado é relevante porque os ventos estelares das estrelas próximas não explicam uma área tão grande e varrida de forma tão limpa.

“É uma ausência enorme de material”, afirmou Gorski. “Calculámos quanta energia era necessária para criar essa cavidade. É mais do que as estrelas naquela área conseguem fornecer.”

“Basicamente, tem de haver contribuição do buraco negro supermassivo. E, se você segue o formato do cone, ele aponta diretamente para o buraco negro.”

Confirmando uma afirmação extraordinária

Ao anunciar descobertas, astrónomos costumam ser cautelosos - especialmente quando elas envolvem um mistério que atravessou décadas.

Por isso, a equipa comparou os próprios resultados com observações anteriores do Observatório de Raios X Chandra, da NASA. Os dados em raios X mostraram emissões brilhantes exatamente na mesma área em que a cavidade apareceu.

“Afirmações excecionais exigem evidências excecionais”, disse Gorski. “Queríamos ter a certeza de que não estávamos apenas a ver algum tipo de artefacto de imagem. Então, a imagem de raios X do Chandra encaixou perfeitamente. As características moleculares alinharam-se.”

“Quando você encontra algo que ninguém viu antes, o primeiro pensamento que passa pela sua cabeça não é ‘Meu Deus, fizemos uma descoberta’”, disse Murchikova.

“É ‘Meu Deus, o que há de errado com a minha análise?’ Mas quando sobrepusemos a nossa imagem à imagem em raios X, começou a fazer sentido.”

Um vislumbre de um buraco negro mais silencioso

Os investigadores estimam que o vento esteja ativo há pelo menos 20.000 anos, com base na distância a que os seus efeitos se estendem até um fluxo próximo de gás ionizado.

A descoberta também realça um ponto importante sobre buracos negros. A maioria dos buracos negros supermassivos passa grande parte da existência em fases relativamente calmas, e não em explosões dramáticas.

Muitas vezes, astrónomos só “notam” buracos negros quando eles ficam extremamente brilhantes e ativos, porque esses episódios são mais fáceis de detetar em todo o universo.

O nosso lugar no universo não é único

“Fomos os primeiros a mostrar que gás molecular muito, muito perto do buraco negro está a alimentá-lo”, disse Murchikova.

“O vento não é poderoso, e a direção provavelmente vagueia ao longo do tempo. Isso mostra que o nosso buraco negro não é único, e o nosso lugar no universo não é único.”

Murchikova acrescentou que a maioria das outras galáxias passa a maior parte da vida num estado em que não é particularmente ativa.

“Mas só conseguimos vê-las quando estão numa fase de fogos de artifício”, disse ela.

“É muito atraente estudar buracos negros quando estão na fase de fogos de artifício, mas esse não é, na verdade, o estado dominante. O Sgr A* finalmente dá-nos uma janela para a vida de um buraco negro nesse estado silencioso.”

O estudo completo foi publicado na revista Cartas do Jornal Astrofísico.

Crédito da imagem: Raios X: NASA/CXC/Univ. Northwestern/M. Gorski; Rádio: ESO/NAOJ/NRAO/ALMA; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/K. Arcand e P. Edmonds