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Mais objetos misteriosos detectados perto do buraco negro supermassivo 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 equipe pôde distinguir claramente os objetos-G, o que lhes permitiu seguir o seu movimento e ver como se comportam em torno do buraco negro supermassivo.
Crédito: Observatório W. M. Keck

Os astrônomos descobriram vários objetos 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 Astronômica Americana em Denver, uma equipe 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 objetos estelares empoeirados e compactos movem-se extremamente rápido e perto do buraco negro supermassivo 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.

"Começamos este projeto pensando que se olhássemos cuidadosamente para a complicada estrutura de gás e poeira perto do buraco negro supermassivo, poderíamos detetar algumas mudanças subtis na forma e velocidade," explica Randy Campbell, chefe de operações científicas do Observatório Keck. "Foi bastante surpreendente detetar vários objetos que possuem movimentos e características muito distintas que os colocam na classe de objetos-G, ou objetos estelares empoeirados."

Os astrônomos descobriram objetos-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 objetos eram nuvens de gás até que fizeram a sua maior aproximação do buraco negro supermassivo. G1 e G2, de alguma forma, conseguiram sobreviver à atração 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 objetos-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 objetos-G, fazendo com que inchassem e crescessem mais do que as estrelas típicas.

A GCOI pensa que estes objetos-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 objeto combinado que resulta desta violenta fusão poderia explicar de onde veio este excesso de energia.

"No rescaldo de tal fusão, o objeto 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 diretora da GCOI. "Se estes objetos são, de fato, sistemas estelares duplos que se fundiram através da sua interação com o buraco negro supermassivo central, isso pode fornecer informações sobre um processo que pode ser responsável pelas recém-descobertas fusões de buracos negros de massa estelar detetadas através de ondas gravitacionais."

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

"O OsrsVol permitiu-nos isolar estes objetos-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 objetos 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 objetos-G - G3, G4 e G5 - porque partilham as mesmas características físicas que G1 e G2.

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

Os astrônomos estarão especialmente atentos quando esses objetos estelares compactos e empoeirados fizerem a sua maior aproximação ao buraco negro supermassivo. Isso permitirá com que observem ainda melhor o seu comportamento e verificarem se os objetos permanecem intactos como G1 e G2, ou se se tornam num "lanche" para o buraco negro supermassivo. 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 objetos-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.


A GCOI (Galactic Center Orbits Initiative) tem sede na UCLA, com membros adicionais do Instituto de Astronomia da Universidade do Hawaii, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, do Observatório W. M. Keck e do TMT (Thirty Meter Telescope). Na imagem estão membros da GCOI em frente do Observatório keck em Maunakea, Hawaii, durante uma visita o ano passado.
Crédito: Observatório W. M. Keck

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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