Os astrónomos dizem que a Via Láctea pode não conter um buraco negro supermassivo no seu centro. Em vez disso, o núcleo galáctico pode ser dominado por uma enorme concentração de matéria escura, o que cria efeitos gravitacionais igualmente poderosos.
Este material invisível, que constitui a maior parte da massa total do Universo, pode explicar duas observações muito diferentes ao mesmo tempo. Perto do centro galáctico, as estrelas movem-se em trajetórias rápidas e caóticas, a apenas horas-luz (frequentemente usadas para medir distâncias no nosso sistema solar) do núcleo. Além disso, as estrelas e o gás giram mais suavemente nas vastas regiões externas da Via Láctea.
As descobertas foram publicadas em Avisos mensais da Royal Astronomical Society (MNRAS).
Desafiando a explicação do buraco negro
Durante décadas, os cientistas acreditaram que Sagitário A* (Sgr A*) era um buraco negro supermassivo responsável pelas órbitas extremas de um grupo de estrelas conhecidas como estrelas S. Estas estrelas correm em torno do centro galáctico a velocidades que atingem vários milhares de quilómetros por segundo.
Um novo estudo lança dúvidas sobre esta interpretação. A equipa de investigação sugere que uma forma especial de matéria escura, composta por férmions, que são partículas subatómicas leves, pode, em vez disso, formar uma estrutura cósmica invulgar que corresponde ao que os astrónomos observam no centro da Via Láctea.
O Núcleo de Matéria Escura e o Halo
De acordo com o modelo, esta matéria escura fermiónica formaria naturalmente um núcleo central muito denso e compacto rodeado por um halo muito maior e mais difuso. Juntos, o núcleo e o halo se comportarão como um único sistema contínuo.
O núcleo interno seria massivo e concentrado o suficiente para imitar com precisão a gravidade de um buraco negro. Isto poderia explicar não apenas o caminho das estrelas S, mas também o movimento de objetos próximos cobertos de poeira, chamados fontes G, que orbitam perto do centro galáctico.
Evidências para as regiões externas da Galáxia
A principal evidência vem de novas observações da missão GAIA DR3 da Agência Espacial Europeia. Este estudo revelou com precisão como as estrelas e o gás se movem no halo exterior da Via Láctea, revelando a curva de rotação da galáxia com detalhes sem precedentes.
Os dados mostram uma desaceleração das velocidades orbitais a grandes distâncias do centro, um padrão conhecido como declínio Kepleriano. Os investigadores dizem que este comportamento é consistente com as previsões de um halo de matéria escura no seu modelo, combinado com a massa conhecida do disco e do bojo central da Via Láctea.
Eles argumentam que isso fortalece a explicação fermiônica da matéria escura. Modelos padrão de matéria escura fria prevêem halos que se expandem para fora com uma longa cauda poderosa. Em contraste, o modelo férmion produz um halo mais compacto com bordas externas mais rígidas.
Cooperação internacional
A pesquisa foi realizada por cientistas de instituições de vários países, incluindo o Instituto La Plata de Astrofísica, na Argentina, o Centro Internacional para a Rede de Astrofísica Relativística e o Instituto Nacional de Astrofísica, na Itália, o Grupo de Pesquisa em Relatividade e Gravitação, na Colômbia, e o Instituto de Física da Universidade de Colônia, na Alemanha.
“Esta é a primeira vez que um modelo de matéria escura combina com sucesso estas escalas e órbitas muito diferentes de objetos, incluindo a curva de rotação moderna e dados de estrelas centrais”, disse o co-autor do estudo, Dr. Carlos Arguelles, do Instituto de Astrofísica de La Plata.
“Não estamos apenas substituindo um buraco negro por um objeto escuro; sugerimos que o objeto central supermassivo e o halo de matéria escura da galáxia são duas manifestações de uma única entidade.”
Combinando a sombra de um buraco negro
O modelo já superou um obstáculo importante. Em um estudo anterior, Pelle et al. (2024), também publicado no MNRAS, os investigadores mostraram que quando o disco de acreção ilumina estes densos núcleos de matéria escura, o resultado é uma característica semelhante a uma sombra. Notavelmente, esta sombra se assemelha muito à imagem do Event Horizon Telescope (EHT) de Sgr A*.
“Este é um ponto chave”, disse a autora principal, Valentina Crespi, do Instituto La Plata de Astrofísica.
“Nosso modelo não apenas explica as órbitas das estrelas e a rotação da galáxia, mas também corresponde à famosa imagem da ‘sombra de um buraco negro’. O núcleo denso da matéria escura pode imitar uma sombra porque curva a luz com muita força, criando uma escuridão central rodeada por um anel brilhante.”
O que observações futuras podem mostrar
A equipe comparou seu modelo férmion de matéria escura diretamente com a explicação tradicional do buraco negro, usando métodos estatísticos. Embora os dados existentes sobre as estrelas próximas do centro ainda não possam favorecer claramente um cenário em detrimento do outro, o modelo de matéria escura oferece uma estrutura unificada que explica tanto o centro galáctico (estrelas centrais e sombra) como a estrutura mais ampla da galáxia.
Observações futuras podem ajudar a resolver o debate. Medições mais precisas com instrumentos como o interferómetro GRAVITY do Very Large Telescope no Chile, juntamente com a procura de anéis de fotões, poderão fornecer provas decisivas. Espera-se que anéis fotônicos apareçam em torno de buracos negros reais, mas não aparecem no modelo do núcleo de matéria escura.
Se confirmados, estes resultados poderão mudar significativamente a forma como os cientistas entendem o objeto massivo que forma o coração da Via Láctea.
