Entendendo o passado do buraco negro supermassivo da Via Láctea! Como ele moldou a galáxia?
Novas observações mostram como o buraco negro Sgr A* pode ter tido um passado ativo onde interagiu com a Via Láctea.
A maioria das galáxias possui um buraco negro supermassivo em seu centro, com massas que variam de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol. Quando ativos, esses objetos liberam uma grande quantidade de energia por meio de processos como acreção de gás, jatos e ventos. Alguns desses processos são conhecidos como feedback e podem regular a formação estelar que influencia diretamente a estrutura e a evolução dinâmica das galáxias.
Um dos buracos negros supermassivos mais conhecidos é o Sagittarius A* (Sgr A*) que está localizado no centro da Via Láctea. Ele possui uma massa de aproximadamente 4 milhões de massas solares. Atualmente, ele se encontra em um estado de acreção extremamente baixo, emitindo radiação fraca em diferentes comprimentos de onda como rádio, infravermelho e raios X. Isso indica que Sgr A* tem pouco material disponível para acreção e isso classifica o Sgr A* como um buraco negro supermassivo inativo.
Apesar de seu estado atual ser inativo, evidências observacionais indicam que Sgr A* foi um buraco negro ativo no passado. Algumas observações como estruturas de grande escala sugerem que ocorreram episódios energéticos há alguns milhões de anos. Essas observações indicam que o Sgr A* pode ter produzido feedback que redistribuíram energia e matéria em escalas galácticas influenciando a formação estelar e a evolução da Via Láctea.
Sgr A*
Sgr A* é o buraco negro supermassivo localizado no centro da Via Láctea, com massa de aproximadamente 4 milhões de massas solares. A massa foi calculada através do monitoramento das órbitas de estrelas que orbitam as proximidades do buraco negro. Seu raio de Schwarzschild é de cerca de 12 milhões de quilômetros, o que corresponde a um diâmetro comparável à órbita de Mercúrio.
As propriedades de rotação, chamado de spin, do Sgr A* ainda não são calculadas com alta precisão mas alguns modelos indicam um spin moderado a elevado. Em 2022, o Event Horizon Telescope (EHT) divulgou a primeira imagem do Sgr A*, revelando um anel brilhante de emissão produzido por plasma orbitando o buraco negro. Essa observação forneceu uma confirmação da massa estimada e possibilitou realizar testes da Relatividade Geral.
Inatividade do buraco negro
Atualmente, Sgr A* encontra-se em um regime de acreção extremamente fraco, esse é definido por uma taxa de alimentação baixo. O material que chega ao buraco negro provém quase exclusivamente de ventos estelares de estrelas massivas próximas. Grande parte desse gás não consegue perder momento angular suficiente para cair até o horizonte de eventos. Com isso, o buraco negro não se alimenta e a atividade permanece muito baixa deixando-o quase inativo.
Como consequência, o Sgr A* não apresenta muita luminosidade e nem fenômenos energéticos intensos, como emissão de jatos relativísticos ou de raios X. O espectro obtido atualmente é dominado por comprimentos de ondas pouco energéticos como rádio, microondas e alguns poucos processos energéticos em raios X associados a processos turbulentos no plasma. Esse estado de inatividade indica que o centro da Via Láctea não tem um episódio ativo há muito tempo.
Como era o passado?
Embora hoje esteja em um estado de baixa atividade, evidências observacionais indicam que Sgr A* passou por episódios energéticos em um passado recente. Observações em raios X feitas pelo telescópio espacial XRISM revelaram que grandes nuvens de gás próximas ao centro galáctico emitem radiação. Essa radiação seria consistente com um reflexo de um surto energético do buraco negro ocorrido entre algumas centenas e cerca de mil anos atrás.
Os dados do XRISM permitiram calcular a energia em raios X, mostrando que essa emissão não pode ser explicada por raios cósmicos, mas sim por um evento luminoso do Sgr A*. Isso funcionaria como “ecos de luz”, nos quais a radiação emitida por Sgr A* no passado é refletida por nuvens de gás a diferentes distâncias, chegando até nós hoje. Ao analisarem múltiplas nuvens, os astrônomos conseguiram perceber que o Sgr A* já apresentou flares muito mais energéticos do que os observados atualmente.
Por que isso é importante?
Esses resultados encontrados são importantes para entender a evolução da Via Láctea como um todo. Mesmo episódios relativamente curtos de acreção intensa podem liberar grandes quantidades de energia capazes de aquecer gás do centro galáctico. Quando um gás é aquecido, o processo de formação estelar é interrompido e isso diminui a taxa de estrelas em uma região. Assim, reconstruir quando e com que intensidade Sgr A* foi ativo ajuda a explicar observações atuais na Galáxia.
Além disso, essas observações ajudam a entender como acontece a coevolução entre uma galáxia e seu buraco negro supermassivo. Ao correlacionar evidências de atividade passada de Sgr A* com modelos de evolução galáctica, os astrônomos conseguem testar teorias sobre como buracos negros regulam o crescimento das galáxias. Entender a correlação e uma possível causalidade entre buracos negros e galáxias é uma das principais questões atuais na Astronomia.