Nota de Imprensa

Melhor vista de sempre de nuvem poeirenta a passar pelo buraco negro situado no centro galáctico

Observações do VLT confirmam que a nuvem G2 sobreviveu a encontro próximo e que se trata de um objeto compacto

26 de Março de 2015

As melhores observações conseguidas até à data da nuvem de gás poeirenta G2 confirmam que este objeto teve a sua aproximação máxima ao buraco negro supermassivo que se encontra no centro da Via Láctea em maio de 2014 e que sobreviveu à experiência. Os novos resultados obtidos com o Very Large Telescope do ESO mostram que o objeto parece não ter sido significativamente esticado e que é muito compacto. Trata-se muito provavelmente uma estrela jovem com um núcleo massivo que ainda se encontra a acretar material. O buraco negro propriamente dito não mostrou ainda nenhum sinal de aumento de atividade.

Um buraco negro supermassivo com uma massa de quatro milhões de vezes a massa do Sol situa-se no coração da Nossa Via Láctea. Em sua órbita encontra-se um pequeno grupo de estrelas brilhantes e adicionalmente foi descoberta uma nuvem poeirenta bastante enigmática, conhecida por G2, que foi observada a cair em direção ao buraco negro nos últimos anos. Foi previsto que a aproximação máxima ocorresse em maio de 2014.

Pensou-se que as enormes forças de maré nesta região de gravidade extremamente elevada desfizessem a nuvem e a dispersassem ao longo da sua órbita. Algum deste material alimentaria o buraco negro, levando a  explosões repentinas que mostrariam como o “monstro” estaria a “apreciar a sua refeição”. Para estudar estes eventos únicos, a região do centro galáctico foi observada cuidadosamente nos últimos anos por muitas equipas que utilizaram os maiores telescópios de todo o mundo.

Uma equipa liderada por Andreas Eckart (Universidade de Colónia, Alemanha) observou a região com o auxílio do Very Large Telescope do ESO (VLT) [1] durante muitos anos, incluindo durante o período crítico de fevereiro a setembro de 2014, ou seja mesmo antes e depois do evento da maior aproximação de maio de 2014. Estas novas observações são consistentes com observações anteriores obtidas com o Telescópio Keck no Hawaii [2].

As imagens no infravermelho, radiação emitida pelo hidrogénio brilhante, mostram que a nuvem se manteve compacta antes e depois da aproximação máxima, ou seja, durante todo o trajecto que a levou a contornar o buraco negro.

Para além de fornecer imagens muito nítidas, o instrumento SINFONI montado no VLT separa também a radiação nas suas componentes de cor infravermelhas e portanto permite estimar a velocidade da nuvem [3]. Antes da aproximação máxima, a nuvem estava a afastar-se da Terra a uma velocidade de cerca de dez milhões de quilómetros por hora e depois de ter contornado o buraco negro, estava a aproximar-se de nós a cerca de doze milhões de quilómetros/hora.

Florian Peissker, um estudante de doutoramento na Universidade de Colónia, Alemanha, que fez muitas das observações, comenta: “Estar no telescópio e ver os dados a chegar em tempo real foi uma experiência fascinante,” e Monica Valencia-S., uma investigadora em pós-doutoramento, também da Universidade de Colónia, que trabalhou na difícil redução dos dados, acrescenta: “Foi extraordinário ver que o brilho da nuvem poeirenta se manteve compacto antes e depois da maior aproximação ao buraco negro.”

Embora observações anteriores tivessem sugerido que o objeto G2 estava a ficar esticado, as novas observações não mostram evidências de que a nuvem tenha ficado significativamente espalhada, não mostrando a nuvem visivelmente estendida, nem mostrando uma maior dispersão nas velocidades.

Para além das observações feitas com o instrumento SINFONI, a equipa fez também uma série de medições da polarização da radiação vinda da região do buraco negro supermassivo usando o instrumento NACO montado no VLT. Estas observações, as melhores deste tipo obtidas até à data, revelam que o comportamento do material que está a ser acretado pelo buraco negro é muito estável e que, pelo menos até agora, não foi alterado pela chegada de material da nuvem G2.

A resiliência da nuvem poeirenta aos efeitos de maré gravitacionais extremos existentes próximo do buraco negro sugere fortemente que este material está a rodear um objeto denso com um núcleo massivo, não se tratando de uma nuvem a flutuar livremente. Este facto é igualmente apoiado pela ausência, até agora, de evidências de que este material esteja a alimentar o monstro central, o que levaria a explosões repentinas e aumento de atividade.

Andreas Eckart sumariza os novos resultados: “Vimos todos os dados recentes e em particular os referentes ao período de 2014, altura em que se deu a maior aproximação ao buraco negro. Não podemos confirmar que a fonte tenha sido esticada de modo significativo. O objeto não se comporta de modo nenhum como uma nuvem de poeira sem núcleo. Pensamos que se trata sim de uma estrela jovem ainda envolta em poeira.”

Notas

[1] Estas observações são muito difíceis de executar uma vez que a região se encontra escondida por trás de nuvens espessas de poeira, daí fazerem-se observações no infravermelho. Adicionalmente, os eventos ocorrem muito próximo do buraco negro, o que requer óptica adaptativa para termos imagens suficientemente nítidas. A equipa utilizou o instrumento SINFONI montado no Very Large Telescope do ESO, tendo monitorizado também o comportamento da região do buraco negro central em radiação polarizada com o auxílio do instrumento NACO.

[2] As observações do VLT são mais nítidas (uma vez que são feitas a comprimentos de onda menores) e têm também medições adicionais de velocidade obtidas com o SINFONI e medições de radiação polarizada obtidas com o instrumento NACO.

[3] Uma vez que a nuvem poeirenta se move relativamente à Terra - afastando-se da Terra antes da maior aproximação ao buraco negro e aproximando-se dela depois - o efeito Doppler faz variar o comprimento de onda observado. Estas variações em comprimento de onda podem ser medidas com o auxílio de um espectrógrafo sensível tal como o instrumento SINFONI montado no VLT. Podem também ser usadas para medir a dispersão das velocidades do material que seria esperada se a nuvem se estendesse ao longo da sua órbita de maneira significativa, como foi alegado anteriormente.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “Monitoring the Dusty S-Cluster Object (DSO/G2) on its Orbit towards the Galactic Center Black Hole” de M. Valencia-S. et al., que foi publicado na revista da especialidade Astrophysical Journal Letters.

A equipa é composta por: M. Valencia-S. (Physikalisches Institut der Universität zu Köln, Alemanha), A. Eckart (Universität zu Köln; Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Alemanha [MPIfR]), M. Zajacek (Universität zu Köln; MPIfR; Instituto Astronómico da Academia de Ciências de Praga, República Checa), F. Peissker (Universität zu Köln), M. Parsa (Universität zu Köln), N. Grosso (Observatoire Astronomique de Strasbourg, França), E. Mossoux (Observatoire Astronomique de Strasbourg), D. Porquet (Observatoire Astronomique de Strasbourg), B. Jalali (Universität zu Köln), V. Karas (Instituto Astronómico da Academia de Ciências de Praga), S. Yazici (Universität zu Köln), B. Shahzamanian (Universität zu Köln), N. Sabha (Universität zu Köln), R. Saalfeld (Universität zu Köln), S. Smajic (Universität zu Köln), R. Grellmann (Universität zu Köln), L. Moser (Universität zu Köln), M. Horrobin (Universität zu Köln), A. Borkar (Universität zu Köln), M. García-Marín (Universität zu Köln), M. Dovciak (Instituto Astronómico da Academia de Ciências de Praga), D. Kunneriath (Instituto Astronómico da Academia de Ciências de Praga), G. D. Karssen (Universität zu Köln), M. Bursa (Instituto Astronómico da Academia de Ciências de Praga), C. Straubmeier (Universität zu Köln) e H. Bushouse (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland, EUA).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 16 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como pelo Chile, o país de acolhimento. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope (E-ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1512, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.