Encontramos a estrela mais rápida conhecida na Via Láctea. No ambiente extremo no centro de nossa galáxia, uma estrela recém-descoberta chamada S4714 orbita o buraco negro supermassivo de Sagitário A *.
Em sua jornada orbital, o S4714 atinge uma velocidade de cerca de 8 por cento da velocidade da luz – absolutamente de cair o queixo 24.000 quilômetros por segundo (15.000 milhas por segundo). Mas isso nem é a coisa mais incrível.
S4714 é apenas uma de um grupo de estrelas que agora foram descobertas deslizando Sgr A * em órbitas mais próximas do que quaisquer outras estrelas descobertas anteriormente.
Esta descoberta não apenas sugere que há ainda mais estrelas em órbitas temerárias ao redor do buraco negro supermassivo de nossa galáxia, mas também nos deu os primeiros candidatos para um tipo de estrela originalmente proposto há quase 20 anos – aquelas que ficam tão perto de um buraco negro, eles são “pressionados” por suas forças de maré. Eles também são conhecidos como ‘squeezars’.
A região no centro da Via Láctea pode ser tranquila em comparação com centros galácticos mais ativos, mas mesmo o ambiente ao redor de um buraco negro supermassivo quiescente pode ficar bem selvagem.
Astrônomos que estudam a região identificaram várias estrelas em órbitas longas, circulares e nitidamente elípticas em torno de Sgr A * – pense em um oval, com o buraco negro em uma extremidade. Elas são chamadas de estrelas S e podemos usá-las para sondar as propriedades do gigantesco objeto invisível que orbitam.
Durante anos, uma estrela chamada S2 foi considerada a estrela mais próxima do buraco negro. Em sua abordagem mais próxima, ou periapse, sua órbita de 16 anos o trouxe a cerca de 18 bilhões de quilômetros de Sgr A *, o chute gravitacional dessa aproximação próxima acelerando a estrela a 3 por cento da velocidade da luz. É um trabalho árduo observar e caracterizar essa órbita.
Mas no ano passado, uma equipe liderada pelo astrofísico Florian Peissker, da Universidade de Colônia, na Alemanha, encontrou uma estrela muito mais fraca, mas também muito próxima: S62.
Em uma órbita de 9,9 anos, ele praticamente roça Sgr A * a uma distância periapse de 2,4 bilhões de quilômetros. Isso é mais próximo do que a distância média entre Urano e o sol. Enquanto faz um loop, atinge velocidades de 20.000 quilômetros por segundo (12.400 mps), ou 6,7% da velocidade da luz.
Mas Peissker e sua equipe não terminaram. Após anos de trabalho, eles descobriram cinco novas estrelas S ainda mais próximas do que S2 – S4711, S4712, S4713, S4714 e S4715.
“Estou feliz por ter tido a oportunidade de trabalhar e observar (com o Very Large Telescope) o centro galáctico nos últimos 7 anos”, disse Peissker à ScienceAlert.
“Desde então, tenho trabalhado nos dados SINFONI (infravermelho próximo). Você precisa de habilidades de redução de dados, um bom olho, um pouco de sorte e tempo. E, claro, um bom conhecimento de filtro passa-baixa e alta. ”
Das novas estrelas, S4711 e S4714 são os grandes destaques.
S4711, uma estrela azul do tipo B com cerca de 150 milhões de anos, tem um período orbital ainda mais curto do que S62; ele gira em torno de Sgr A * uma vez a cada 7,6 anos, com uma distância periapse de 21,5 bilhões de quilômetros.
Embora não chegue tão perto, seu período orbital mais curto significa que tem a distância média mais curta até o buraco negro em toda a sua órbita que já descobrimos.
Enquanto isso, S4714 tem um período orbital mais longo do que S4711 – 12 anos – mas sua órbita é extremamente excêntrica, o que significa que a forma de elipse é alongada; quase tão alongado quanto uma órbita estável pode chegar, na verdade. A excentricidade orbital é descrita em valores de 0 a 1, sendo 0 um círculo perfeito e 1 sendo a órbita de escape. S4714 tem uma excentricidade orbital de 0,985.
No periapse, ele se aproxima mais do que S62, chegando a cerca de 1,9 bilhão de quilômetros (1,2 bilhão de milhas) de Sgr A *. Durante esta aproximação, a estrela acelera até 24.000 quilômetros por segundo, diminuindo a velocidade à medida que oscila para trás até 250 bilhões de quilômetros do buraco negro.
Essas estrelas extremas, disse Peissker, são as primeiras candidatas reais a apertos, teorizados pela primeira vez em 2003.
Os astrofísicos Tal Alexander e Mark Morris propuseram uma classe de estrelas em órbitas altamente excêntricas em torno de buracos negros massivos. A cada passagem, as forças de maré convertem uma fração da energia orbital próxima da estrela em calor. Isso, em primeiro lugar, faz a estrela brilhar mais intensamente do que normalmente faria; e, em segundo lugar, contribui para a decadência orbital da estrela. Em outras palavras, os squeezars são estrelas mortas orbitando.
“Pelo menos S4711 e S4714 são candidatos a squeezar”, disse Peissker. “Eu diria que tenho certeza sobre o S4711, já que os elementos orbitais são consistentes com as previsões de Tal Alexander em 2003. Nesse sentido, o S4711 é o primeiro squeezar já detectado.”
Se confirmadas, essas estrelas podem nos ajudar a entender as interações entre os buracos negros e as estrelas que eles (eventualmente) devoram. Mas eles oferecem outras oportunidades também.
S2, por exemplo, foi recentemente usado para testar a relatividade geral. Tanto a maneira como a luz da estrela se estende quando se aproxima do buraco negro, quanto a maneira como sua órbita se desloca como um espirógrafo, confirmaram a teoria de Einstein em alguns dos testes mais árduos até então.
“Na verdade, estamos uma magnitude mais perto de Sgr A * e quase quatro vezes mais rápido do que S2 durante sua passagem pelo pericentro”, explicou Peissker. “Com isso, encontramos interações relativísticas realmente mais fortes com as estrelas S62, S4711 e S4714, como acontece com S2.”
Esses testes ainda não foram realizados e o SINFONI já foi desativado, portanto, a obtenção de observações ainda pode demorar um pouco. Mas certamente está no radar astrofísico.
O mesmo ocorre com a busca por mais dessas estrelas próximas. É possível que velocidades e órbitas ainda mais extremas possam estar se escondendo na região ao redor de Sgr A * – e com telescópios mais poderosos sendo lançados nos próximos anos, incluindo o Extremely Large Telescope, devemos ser capazes de encontrá-los.
É tudo questão de tempo.
“Estou constantemente trabalhando no centro galáctico e tenho certeza de que esta não foi nossa última publicação”, disse Peissker, com um emoji de rosto piscando. “O ambiente altamente dinâmico é para os cientistas como uma loja de doces para crianças.”
Publicado em 14/08/2020 05h42
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