Telescópio Webb observa violência ao redor do buraco negro no centro da Via Láctea

O Telescópio Espacial James Webb da Nasa está proporcionando a melhor visão até agora dos eventos caóticos que ocorrem ao redor do buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia, a Via Láctea, observando um piscar constante de luz pontuado por ocasionais explosões brilhantes à medida que o material é atraído para dentro por sua enorme força gravitacional.

O Webb, que foi lançado em 2021 e começou a coletar dados em 2022, está permitindo que os astrônomos observem a região ao redor do buraco negro, chamado Sagitário A*, ou Sgr A*, por períodos prolongados pela primeira vez, permitindo-lhes discernir padrões de atividade. A região ao redor de Sgr A* foi vista como borbulhante de atividade em vez de permanecer em um estado estável.

Os pesquisadores observaram um piscar constante de luz do disco de gás em espiral ao redor do buraco negro —chamado disco de acreção. Esse piscar parece emanar de material muito próximo ao horizonte de eventos, o ponto sem retorno além do qual tudo —estrelas, planetas, gás, poeira e todas as formas de radiação eletromagnética— é arrastado para o esquecimento.

Também houve explosões ocasionais —cerca de uma a três grandes em qualquer período de 24 horas, com pequenas explosões entre elas.

"O disco de acreção é uma região muito caótica cheia de turbulência, e o gás fica ainda mais caótico e comprimido à medida que se aproxima do buraco negro, sob gravidade extrema", disse o astrofísico Farhad Yusef-Zadeh da Universidade Northwestern em Illinois, autor principal do estudo publicado na terça-feira no Astrophysical Journal Letters.

"Blocos de gás estão colidindo uns com os outros e, em alguns casos, sendo forçados ou comprimidos juntos pelos fortes campos magnéticos que existem dentro do disco - algo semelhante ao que acontece em erupções solares", disse o astrofísico e coautor do estudo Howard Bushouse do Space Telescope Science Institute em Baltimore.

Embora essas explosões surjam de um mecanismo semelhante às erupções solares —que lançam partículas carregadas quentes no espaço a partir do nosso Sol— elas ocorrem em um ambiente astrofísico diferente e em um nível energético vastamente superior.

Buracos negros são objetos excepcionalmente densos com gravidade tão forte que nem mesmo a luz pode escapar, tornando sua observação bastante desafiadora. Assim, as novas observações não são do buraco negro em si, mas do material ao seu redor.

Sgr A* possui aproximadamente 4 milhões de vezes a massa do nosso Sol e está localizado a cerca de 26 mil anos-luz da Terra. Um ano-luz é a distância que a luz viaja em um ano, 9,5 trilhões de quilômetros.

A maioria das galáxias tem um buraco negro supermassivo em seu núcleo. Embora os eventos observados ao redor de Sgr A* sejam dramáticos, este buraco negro não é tão ativo quanto alguns no centro de outras galáxias e é considerado estar em um estado relativamente quieto.

As novas descobertas foram baseadas em um total de cerca de 48 horas de observações de Sgr A* feitas pelo Webb ao longo de um ano, em sete incrementos variando de 6 horas a 9 horas e meia, enquanto os pesquisadores obtinham medições contínuas do brilho ao redor do buraco negro.

As observações estão fornecendo insights sobre como os buracos negros interagem com seus ambientes circundantes. Yusef-Zadeh disse que cerca de 90% do material do disco de acreção cai no buraco negro enquanto o restante é ejetado de volta ao espaço.

Este disco de acreção parece ser composto de material acumulado dos ventos estelares de estrelas próximas —gás sendo soprado da superfície dessas estrelas—que é capturado pela força gravitacional de Sgr A*, em vez de uma estrela que se aproximou demais e foi despedaçada, disseram os pesquisadores.

Anteriormente, os astrônomos estavam limitados a obter algumas horas de observações de telescópios terrestres ou cerca de 45 minutos por vez do Telescópio Espacial Hubble em órbita, dando-lhes um relato fragmentado. O Webb também oferece a sensibilidade avançada de sua Câmera de Infravermelho Próximo (NIRCam), e as observações foram feitas em dois comprimentos de onda diferentes dentro do espectro infravermelho.

"Sabe-se há muito tempo que Sgr A* frequentemente mostra explosões brilhantes em muitos comprimentos de onda diferentes, variando de rádio, a infravermelho, óptico e até raios-X. Mas a maioria das observações anteriores, feitas tanto de telescópios terrestres quanto espaciais, estava limitada a apenas poder observar Sgr A* por algumas horas de cada vez ou eram limitadas em sua sensibilidade, e, portanto, apenas detectavam as explosões mais brilhantes ocasionais", disse Bushouse.