Mistério desvendado: fusão colossal teria criado o buraco negro central da Via Láctea

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Buracos negros supermassivos (SMBHs) estão presentes nos centros das grandes galáxias, como a Via Láctea, onde Sagitário A* (Sgr A*) reside com uma massa de quatro milhões de vezes a do Sol. 

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A primeira imagem de um buraco negro foi capturada em 2017, no centro da galáxia M87. Cinco anos depois, apareceu a primeira imagem de Sgr A*, com ambas representando uma revolução no campo da astrofísica.

Há tempos, cientistas buscam entender quando e como esses gigantes cósmicos se formaram. No caso de Sgr A*, uma nova pesquisa sugere que ele pode ter surgido após uma fusão galáctica ocorrida há cerca de nove bilhões de anos.

Esses buracos negros são tão massivos que nem mesmo a luz consegue escapar de sua gravidade, o que os torna extremamente difíceis de estudar. No entanto, avanços recentes, como as observações realizadas pelo Telescópio do Horizonte de Eventos (EHT, na sigla em inglês), abriram novas portas para a compreensão desses fenômenos. 

Com base nesses dados, os astrofísicos Yihan Wang e Bing Zhang, da Universidade de Nevada, nos EUA, conduziram uma pesquisa, publicada este mês na revista Nature Astronomy, que sugere que Sgr A* provavelmente se formou por meio de uma fusão entre a Via Láctea e uma galáxia satélite há muito desaparecida, conhecida como Gaia-Enceladus.

Fusão galáctica explica características do buraco negro Sgr A*

Os SMBHs crescem de duas maneiras principais: acumulando matéria ao longo do tempo ou por meio de fusões. Em relação ao Sgr A*, os pesquisadores acreditam que a fusão com Gaia-Enceladus desempenhou um papel crucial em sua formação. Isso explicaria algumas das características peculiares do buraco negro, como sua rápida rotação e o desalinhamento em relação ao plano galáctico da Via Láctea.

Os autores utilizaram simulações de computador para modelar o impacto dessa fusão no SMBH da Via Láctea. Eles descobriram que uma fusão com uma razão de massa de 4:1, ou seja, uma galáxia com um quarto da massa da Via Láctea, e um ângulo de inclinação muito acentuado pode explicar as propriedades observadas em Sgr A*. 

“A fusão provavelmente aconteceu após a colisão da Via Láctea com Gaia-Enceladus, fornecendo evidências não apenas para a formação hierárquica de buracos negros, mas também para a história dinâmica de nossa galáxia”, explicou Zhang ao Universe Today. 

A descoberta de que Sgr A* pode ter se formado por meio de uma fusão há bilhões de anos levanta novas questões sobre a evolução dos buracos negros e das galáxias. “Essa fusão alterou drasticamente a rotação e a orientação de Sgr A*, o que pode ter implicações significativas para entender a dinâmica da Via Láctea”, afirmou Wang.

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NASA projeta missão em parceria com a ESA para detectar fusões galácticas

Embora ainda não possamos detectar diretamente ondas gravitacionais de fusões de SMBHs, equipamentos têm registrado fusões de buracos negros de menor massa. No entanto, esses instrumentos atuais não conseguem captar as frequências mais baixas produzidas pelas fusões de SMBHs. Para superar essa limitação, cientistas da Agência Espacial Europeia (ESA) e da NASA estão desenvolvendo a Antena Espacial de Interferômetro a Laser (LISA), que será capaz de detectar essas fusões de baixa frequência quando entrar em operação na próxima década.

Segundo os pesquisadores, simulações que modelam a evolução de estruturas no cosmos sugerem que centenas ou até milhares de fusões de SMBHs podem ocorrer anualmente no Universo observável. A taxa de fusão inferida para esses buracos negros é consistente com as previsões teóricas, reforçando a importância de detectores de ondas gravitacionais espaciais, como o LISA, para futuras descobertas.