643: MAIS OBJECTOS MISTERIOSOS DETECTADOS PERTO DO BURACO NEGRO SUPER-MASSIVO DA VIA LÁCTEA

Este cubo de dados espectrais tridimensionais foi produzido usando um software chamado OsrsVol (OSIRIS-Volume Display). Randy Campbell, líder de operações científicas do Observatório W. M. Keck, desenvolveu esta ferramenta de renderização personalizada de volume para separar G3, G4 e G5 da emissão de fundo. Assim que a análise 3D foi realizada, a equipa pôde distinguir claramente os objectos-G, o que lhes permitiu seguir o seu movimento e ver como se comportam em torno do buraco negro super-massivo.
Crédito: Observatório W. M. Keck

Os astrónomos descobriram vários objectos bizarros no Centro Galáctico que estão a esconder a sua verdadeira identidade por trás de uma cortina de poeira; parecem-se com nuvens de gás, mas comportam-se como estrelas.

Na reunião da Sociedade Astronómica Americana em Denver, uma equipa de investigadores liderada por Anna Ciurlo, da UCLA (Universidade da Califórnia em Los Angeles), anunciou os resultados que obtiveram usando 12 anos de dados obtidos pelo Observatório W. M. Keck em Maunakea, Hawaii.

“Estes objectos estelares empoeirados e compactos movem-se extremamente rápido e perto do buraco negro super-massivo da nossa Galáxia. É fascinante vê-los a movimentarem-se ano após ano,” comenta Ciurlo. “Como é que lá chegaram? No que se irão tornar? Devem ter uma história interessante para contar.”

Os investigadores fizeram a sua descoberta obtendo medições espectroscópicas da dinâmica do gás do Centro Galáctico usando o instrumento OSIRIS (OH-Suppressing Infrared Imaging Spectrograph) do Observatório Keck.

“Começámos este projecto pensando que se olhássemos cuidadosamente para a complicada estrutura de gás e poeira perto do buraco negro super-massivo, poderíamos detectar algumas mudanças subtis na forma e velocidade,” explica Randy Campbell, chefe de operações científicas do Observatório Keck. “Foi bastante surpreendente detectar vários objectos que possuem movimentos e características muito distintas que os colocam na classe de objectos-G, ou objectos estelares empoeirados.”

Os astrónomos descobriram objectos-G pela primeira vez perto do monstruoso buraco negro da Via Láctea há mais de uma década; G1 foi visto pela primeira vez em 2004 e G2 foi descoberto em 2012. Pensava-se que ambos os objectos eram nuvens de gás até que fizeram a sua maior aproximação do buraco negro super-massivo. G1 e G2, de alguma forma, conseguiram sobreviver à atracção gravitacional do buraco negro, o que pode destruir as nuvens de gás.

“Se fossem nuvens de gás, G1 e G2 não teriam conseguido permanecer intactos,” comenta Mark Morris, professor de astronomia da UCLA, co-investigador principal e membro da GCOI (Galactic Center Orbits Initiative) da UCLA. “Nós pensamos que os objectos-G são estrelas inchadas – estrelas que se tornaram tão grandes que as forças de maré exercidas pelo buraco negro central podem puxar a matéria das suas atmosferas estelares quando as estrelas se aproximam o suficiente, mas têm um núcleo estelar com massa suficiente para permanecerem intactas. A questão é, então, porque é que são tão grandes?”

Parece que muita energia foi “despejada” nos objectos-G, fazendo com que inchassem e crescessem mais do que as estrelas típicas.

A GCOI pensa que estes objectos-G são o resultado de fusões estelares – onde duas estrelas que se orbitam uma à outra colidem devido à influência gravitacional do buraco negro gigante. Durante um longo período de tempo, a influência gravitacional do buraco negro altera as órbitas das estrelas binárias até que o par colide. O objecto combinado que resulta desta violenta fusão poderia explicar de onde veio este excesso de energia.

“No rescaldo de tal fusão, o objecto resultante estaria ‘inchado’ por um período de tempo bastante longo, talvez um milhão de anos, antes de se acalmar e parecer uma estrela de tamanho normal,” realça Morris.

“Isto é o que acho mais emocionante,” afirma Andrea Ghez, fundadora e directora da GCOI. “Se estes objectos são, de facto, sistemas estelares duplos que se fundiram através da sua interacção com o buraco negro super-massivo central, isso pode fornecer informações sobre um processo que pode ser responsável pelas recém-descobertas fusões de buracos negros de massa estelar detectadas através de ondas gravitacionais.”

O que torna os objectos-G invulgares é o seu “inchaço”. É raro uma estrela estar encoberta por uma camada de poeira e gás tão espessa que os astrónomos não conseguem ver a estrela directamente. Só observam o invólucro brilhante de poeira. Para ver os objectos através do seu ambiente nebuloso, Campbell desenvolveu uma ferramenta chamada OsrsVol (OSIRIS-Volume Display).

“O OsrsVol permitiu-nos isolar estes objectos-G da emissão de fundo e analisar os dados espectrais em três dimensões: duas dimensões espaciais e a dimensão do comprimento de onda que fornece informações de velocidade,” explica Campbell. “Assim que fomos capazes de distinguir os objectos num cubo de dados 3D, pudemos rastrear o seu movimento ao longo do tempo em relação ao buraco negro.”

“O Observatório Keck observa o Centro Galáctico todos os anos, há já duas décadas, com alguns dos melhores instrumentos e tecnologias,” afirma Ciurlo. “Só isso dá-nos um conjunto de dados com uma qualidade muito alta e consistente, o que nos permitiu aprofundar a análise dos dados.”

Estas recém-descobertas fontes infravermelhas podem, potencialmente, ser objectos-G – G3, G4 e G5 – porque partilham as mesmas características físicas que G1 e G2.

A equipa vai continuar a seguir o tamanho e forma das órbitas dos objectos-G, o que poderá fornecer pistas importantes sobre a sua formação.

Os astrónomos estarão especialmente atentos quando esses objectos estelares compactos e empoeirados fizerem a sua maior aproximação ao buraco negro super-massivo. Isso permitirá com que observem ainda melhor o seu comportamento e verificarem se os objectos permanecem intactos como G1 e G2, ou se se tornam num lanche para o buraco negro super-massivo. Só então podem revelar sua verdadeira natureza.

“Teremos que esperar algumas décadas para que isto aconteça; cerca de 20 anos para G3 e décadas mais para G4 e G5,” realça Morris. “Entretanto, podemos aprender mais sobre estas bolas inchadas, seguindo a sua evolução dinâmica com o OSIRIS.”

“A compreensão dos objectos-G pode ensinar-nos muito sobre o ambiente fascinante e ainda misterioso do Centro Galáctico. Existem tantas coisas a acontecer que todos os processos localizados podem ajudar-nos a explicar como é que este ambiente extremo e exótico funciona,” conclui Ciurlo.

Astronomia On-line
12 de Junho de 2018

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