Cientistas finalmente descobriram evidências de ventos poderosos soprando a partir de Sagitário A (Sgr A), o supermassivo buraco negro no centro de nossa galáxia, após meio século de buscas. A descoberta representa um aprofundamento em nossa compreensão dos fenômenos físicos tanto ao redor de supermassivos buracos negros quanto no coração da Via Láctea.
Há muito tempo, os cientistas propuseram que os buracos negros produzem energia enquanto consomem matéria, empurrando material para longe de sua vizinhança, um processo conhecido como ‘ventos de buraco negro’. Isso se aplica até mesmo a Sgr A, que existe com uma dieta de gás e poeira tão escassa que, para um ser humano, seria equivalente a consumir um grão de arroz a cada milhão de anos.
O problema é que os cientistas não conseguiram coletar evidências desses ventos soprando pelo coração da Via Láctea, resultando em um mistério que persistiu na astronomia por cerca de meio século — até agora.
‘A menos que um buraco negro exista num vácuo perfeito, ele deve soprar algum tipo de vento. E não há vácuo perfeito no universo’, disse Mark Gorski, pesquisador da Universidade Northwestern e co-líder da equipe, em um comunicado. ‘Com novas observações, esta é a primeira vez que tivemos uma visão limpa o suficiente para ver a impressão do vento. Olhamos para os dados e dissemos: Lá está. Lá está a coisa que todos estavam procurando há 50 anos.’
Ver ventos de buracos negros não é uma tarefa fácil. Os cientistas já sabiam há algum tempo que os buracos negros alimentados lançam potentes jatos e ventos de material ao seu redor. Ventos são causados quando a matéria caindo no buraco negro é acelerada a velocidades próximas à da luz, gerando pressão que empurra a matéria que cai para longe. Isso já havia sido observado com buracos negros famintos, mas não com o mal nutrido Sgr A. Seu consumo escasso de material e o fato de estar obscurecido pelo plano da Via Láctea a partir do nosso ponto de vista tornaram difícil rastrear esse vento.
Lena Murchikova, colega de Gorski na Northwestern e co-líder da equipe, destacou que os cientistas foram os primeiros a detectar gás molecular muito próximo a Sgr A alimentando o supermassivo buraco negro. Isso faz com que Sgr A seja reconfortantemente semelhante a outros supermassivos buracos negros.
‘O vento não é poderoso, e sua direção provavelmente varia com o tempo. Isso mostra que nosso buraco negro não é único, e nosso lugar no universo não é único’, acrescentou Murchikova. ‘Para observar nosso próprio buraco negro, temos que olhar através do plano de nossa galáxia. Isso significa que temos que olhar através de gás, poeira e estruturas ionizadas, e você realmente não consegue ver através de tudo isso facilmente.’
Para enfrentar essas dificuldades, a equipe recorreu a cinco anos de observações profundas do coração da Via Láctea coletadas pelo Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), 66 antenas de rádio localizadas no norte do Chile. Isso entregou a imagem mais nítida até o momento do gás molecular frio a cerca de 3 anos-luz de Sgr A. Um aspecto dessas observações que surpreendeu os cientistas foi uma cavidade em forma de cone de três anos-luz de comprimento nesta nuvem de gás frio. Eles deduziram que essa cavidade deve ter sido esvaziada por gás mais quente em um vento de buraco negro varrendo a região, empurrando o gás frio para frente ou aquecendo-o.
‘Se você soprar material quente a partir do buraco negro, ele não vai querer existir com o material frio. Ele vai empurrar o material frio para fora ou aquecê-lo. E, se for muito quente, você não verá mais o gás frio’, explicou Gorski.
A região ao redor de Sgr A está repleta de estrelas — e as estrelas também sopram ventos de material delas —, mas a equipe raciocina que esses ventos estelares não carregariam energia suficiente para esculpir tal grande cavidade.
‘É uma ausência enorme de material. Calculamos a quantidade de energia necessária para criar essa cavidade. É mais do que pode ser fornecida pelas estrelas naquela área. Basicamente, tem que haver entrada do supermassivo buraco negro. E, se você seguir a forma do cone, ele aponta diretamente para o buraco negro’, explicou Gorski.
Para confirmar seus resultados, os cientistas recorreram a observações da mesma região feitas pelo telescópio espacial Chandra da NASA.
‘Reivindicações excepcionais exigem evidências excepcionais. Quisemos nos certificar de que não estávamos simplesmente olhando para algum tipo de artefato de imagem. Então, a imagem de raios X do Chandra encaixou perfeitamente. As características moleculares alinharam-se’, disse Gorski.
Isso confirmou os resultados do ALMA, revelando emissões de raios X vindo da localização da cavidade no gás frio.
‘Quando você encontra algo que ninguém viu antes, o primeiro pensamento que passa pela sua mente não é ‘Oh meu Deus, fizemos uma descoberta’. É ‘Oh meu Deus, o que está errado com minha análise?’. Mas quando sobrepujamos nossa imagem com a imagem de raios X, começou a fazer sentido’, disse Murchikova.
Embora os resultados da equipe confirmem que Sgr A é extremamente quieto em comparação com os supermassivos buracos negros que se encontram em regiões brilhantes e turbulentas de outras galáxias, chamadas núcleos galácticos ativos (AGN), este vento de buraco negro não é nada desprezível. Na realidade, os cientistas acreditam que ele tem rugido por cerca de 20.000 anos.
‘A maioria das outras galáxias passa a maior parte de suas vidas em um estado em que não estão particularmente ativas. Mas só podemos vê-las quando estão em uma fase de fogos de artifício. É muito atraente estudar buracos negros quando estão nessa fase, mas isso não é, na verdade, seu estado dominante. Sgr A finalmente nos dá uma janela para a vida de um buraco negro nesse estado calmo’, disse Murchikova.
A pesquisa da equipe foi publicada na quinta-feira (4 de junho) na revista The Astrophysical Journal Letters.
Segundo Space, a descoberta representa um avanço significativo em nossa compreensão dos fenômenos cósmicos.