Buraco negro supermassivo no coração da Via Láctea está distorcendo o espaço-tempo

No coração da Via Láctea, um gigante cósmico gira com uma força capaz de moldar o tecido do universo. Sagitário A*, o buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia, está girando tão rapidamente que está alterando o espaço-tempo ao seu redor. Esta descoberta, que desafia nossa compreensão do cosmos, oferece novas perspectivas sobre como as galáxias, incluindo a nossa, se formaram e evoluíram ao longo do tempo.

Entender Sagitário A* não é apenas uma questão de satisfazer a curiosidade científica. É uma janela para os mistérios mais profundos do universo, um convite para explorar as leis fundamentais que regem a realidade como a conhecemos. A rotação deste colossal buraco negro não é apenas uma demonstração de poder astronômico; é uma peça vital no quebra-cabeça da física astronômica.

Buraco negro Sagitário A* e a alteração do espaço-tempo

Localizado a 26.000 anos-luz da Terra, Sagitário A* é um colosso invisível, um buraco negro supermassivo cuja massa é milhões de vezes maior que a do nosso Sol. Sua existência é um fato quase mítico, uma realidade que desafia nossa compreensão habitual do espaço e do tempo.

O espaço-tempo, esse tecido quadridimensional que entrelaça o tempo unidimensional e o espaço tridimensional, é fundamental para nossa percepção do universo. A teoria da relatividade geral de Einstein nos ensina que objetos massivos como Sagitário A* curvam o espaço-tempo ao seu redor. Esta curvatura é o que percebemos como gravidade. No entanto, Sagitário A* não apenas curva o espaço-tempo – ele o altera.

A rotação rápida de Sagitário A* tem um efeito dramático na região ao seu redor. Ele literalmente arrasta o espaço-tempo consigo, um fenômeno conhecido como efeito Lense-Thirring. Imagine o espaço-tempo como um lençol de borracha. Um objeto como a Terra faria uma depressão neste lençol. Agora, imagine este objeto girando rapidamente. Não só faria uma depressão, mas também começaria a torcer e puxar o lençol ao seu redor. Este é o poder de Sagitário A*.

A metodologia da descoberta

A revelação da velocidade de rotação de Sagitário A foi possível graças ao Observatório de Raios-X Chandra da NASA, um telescópio avançado projetado para detectar emissões de raios-X de regiões quentes do universo. Observando Sagitário A* com este telescópio, os pesquisadores foram capazes de usar o que é conhecido como o “método de fluxo” para calcular sua rotação. Este método analisa as ondas de rádio e as emissões de raios-X da matéria e dos gases ao redor do buraco negro, a chamada “disco de acreção”.

O estudo, publicado no dia 21 de outubro na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, oferece uma visão aprofundada sobre este fenômeno.

Ruth Daly, a autora principal do estudo e professora de física na Penn State University, foi fundamental na criação do método de fluxo há mais de uma década. Desde então, ela tem trabalhado para determinar a rotação de vários buracos negros, uma jornada que incluiu a autoria de um estudo de 2019 explorando mais de 750 buracos negros supermassivos.

Implicações da descoberta

A pesquisa sobre a rotação de Sagitário A* e seu impacto no espaço-tempo abre novas portas para o entendimento da dinâmica cósmica. O efeito Lense-Thirring, um fenômeno que ocorre quando um buraco negro arrasta o espaço-tempo junto com sua rotação, é uma demonstração poderosa dessa dinâmica. Ruth Daly, a principal autora do estudo, explica que estamos acostumados a viver em um mundo onde as dimensões espaciais são equivalentes. No entanto, em torno de um buraco negro que gira rapidamente, o espaço-tempo não é simétrico, é distorcido, comparável à forma de um futebol.

Essa alteração do espaço-tempo, embora não represente uma ameaça à humanidade, é uma ferramenta valiosa para os astrônomos. Ela ajuda a entender o papel que os buracos negros desempenham na formação e evolução das galáxias. A descoberta de que Sagitário A está girando rapidamente, e consequentemente alterando a forma do espaço-tempo ao seu redor, destaca a natureza dinâmica desses objetos celestiais. Eles não são apenas pontos estáticos no universo, mas entidades que podem influenciar de maneira significativa o ambiente galáctico em que estão inseridos.

Esta descoberta também reforça a teoria da relatividade de Albert Einstein, que propunha que o espaço e o tempo estão interconectados. Segundo Einstein, se os objetos se movem pelo espaço, o tempo acelera se o objeto estiver se movendo lentamente, ou desacelera se estiver se movendo rapidamente. O comportamento de Sagitário A* oferece uma oportunidade única para testar e entender melhor essas teorias em um contexto astronômico prático.

Comparação com outros buracos negros

A análise da rotação de Sagitário A* ganha ainda mais profundidade quando comparada com outros buracos negros supermassivos, como o M87* na galáxia de Virgem, localizado a 55 milhões de anos-luz da Terra. O valor de rotação de um buraco negro é dado em uma escala de 0 a 1, onde 0 significa que o buraco negro não está girando, e 1 indica a velocidade máxima de rotação. Anteriormente, não havia um consenso sobre o valor da rotação de Sagitário A*.

No entanto, graças ao método de fluxo desenvolvido por Ruth Daly, foi possível determinar que Sagitário A tem um valor de momento angular de rotação entre 0,84 e 0,96. Em comparação, M87* foi encontrado para girar no valor máximo de 1 (com uma maior incerteza de mais ou menos 0,2) e está próximo do máximo para sua massa.

Embora os dois buracos negros girem a taxas semelhantes, a massa significativamente maior de M87* significa que Sagitário A* tem menos distância para percorrer quando gira uma vez. “Sagitário A está girando muito mais rapidamente (em comparação), não porque tem um momento angular de rotação mais alto, mas porque tem menos distância para viajar quando dá uma volta completa“, explicou Daly.

Conhecer a massa e a rotação de um buraco negro ajuda os astrônomos a compreender como ele pode ter se formado e evoluído. Dejan Stojkovic, professor de cosmologia na Universidade de Buffalo, que não participou do estudo, salienta que os buracos negros formados como resultado da fusão de buracos negros menores normalmente apresentam um valor de rotação baixo. Por outro lado, um buraco negro que se formou com a acreção de gás circundante apresentaria um valor de rotação alto. Portanto, a taxa de rotação de Sagitário A* indica que uma parte significativa de sua massa veio da acreção.