Um mistério no centro da Via Láctea: por que as estrelas estão sem companheiras?

No centro da Via Láctea está Sagittarius A* (Sgr A*), um buraco negro supermassivo com cerca de 4 milhões de massas solares. Ao seu redor existem estrelas jovens que orbitam o buraco negro em velocidades extremamente altas. Muitas dessas estrelas pertencem ou podem ter pertencido a sistemas binários.

Quando uma estrela binária se aproxima suficientemente do buraco negro, as forças de maré podem superar a interação gravitacional entre as duas estrelas. O sistema pode ser perturbado, com uma das estrelas sendo capturada ou desviada para uma órbita muito diferente, enquanto a outra é ejetada.

O novo estudo propõe que esse processo pode ajudar a explicar por que as estrelas jovens próximas a Sgr A* apresentam uma escassez de companheiras. Em vez de terem se formado como estrelas isoladas, elas poderiam ter perdido suas companheiras após interações gravitacionais com o Sgr A*.

Centro da Via Láctea

O centro da Via Láctea é uma das regiões mais dinâmicas da Galáxia, dominada pela presença de Sgr A*. A enorme concentração de massa produz um campo gravitacional intenso, fazendo com que estrelas próximas tenham órbitas com velocidades muito altas em comparação com estrelas de outras regiões.

Sistemas estelares podem sofrer perturbações quando passam próximos uns dos outros ou de Sgr A*. As forças de maré do buraco negro podem deformar e até separar sistemas binários. Interações desse tipo também podem lançar algumas estrelas para regiões mais distantes do núcleo.

As famosas estrelas da família S

Algumas estrelas próximas de Sgr A* são as estrelas da chamada família S, um aglomerado localizado a apenas cerca de 0,13 ano-luz, do buraco negro. O aglomerado contém diversas estrelas jovens, submetidas ao campo gravitacional intenso.

A mais conhecida é a S2, que completa uma órbita ao redor de Sgr A* em aproximadamente 16 anos. Essas estrelas são do tipo espectral B e têm apenas alguns milhões de anos, uma idade muito baixa para objetos tão próximos de um buraco negro supermassivo.

Paradoxo da juventude

Como muitas estrelas jovens parecem estar em torno do Sgr A*, cria um paradoxo chamado paradoxo da juventude. A gravidade do Sgr A* deveria dificultar o colapso de nuvens de gás necessário para formar estrelas nessa região. Essa contradição levou os astrônomos a propor diferentes mecanismos para explicar a origem das estrelas S.

Uma possibilidade é que elas tenham se formado no próprio núcleo por uma explosão de Sgr A* há cerca de 6 milhões de anos. Os sistema binários dentro do aglomerado S também levantam questões sobre como eles se mantêm e ajudam a entender restrições sobre a destruição de sistemas binários.

O que acontece?

Para investigar a origem das estrelas S, os pesquisadores simularam a evolução de sistemas binários submetidos ao campo gravitacional de Sgr A*. Cada sistema poderia apresentar três resultados: permanecer intacto, sofrer uma fusão e formar uma única estrela ou ser completamente desfeito pelas forças de maré do buraco negro.

Nas simulações, 62% dos sistemas sobreviveram, 18% se fundiram e 20% foram destruídos. Os resultados permaneceram consistentes em diferentes regiões do aglomerado, enquanto a redução da quantidade de binárias em direção ao buraco negro pode ser explicada pelo aumento da intensidade das forças de maré.