O buraco negro da nossa galáxia pode ser algo completamente diferente.

No verão de 2014, os astrônomos assistiram com vertiginosa antecipação uma nuvem de gás, conhecida como G2, balançar perigosamente perto de um buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. As faíscas não voaram, nem se seguiu um frenesi de alimentação. Em vez disso, o G2 passou incólume, sobrevivendo ao que os astrônomos pensaram que seria uma experiência de quase morte. 

A impressão deste artista mostra o caminho da estrela S2 conforme ela passa muito perto do "buraco negro" supermassivo no centro da Via Láctea. Crédito da imagem: ESO / M. Kornmesser

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Mas os buracos negros são grandes valentões, então o fato de a gravidade ignorar bem o passante gasoso foi mais do que surpreendente. Parecia impossível. Agora, os astrônomos estão dizendo que o buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia não é um buraco negro, mas sim uma bola fofa de matéria escura. Uma nova pesquisa sugere que esta estranha hipótese é capaz de explicar o encontro "impossível", bem como todas as observações do centro galáctico - e mais algumas.

Ícaro e o buraco negro

Os astrônomos há muito pensam que bem no centro da Via Láctea, conhecido como Sagitário A*, fica um buraco negro supermassivo. Claro, eles não podem ver o buraco negro em si, porque ele não emite luz própria. Em vez disso, eles inferem sua existência observando os movimentos de um aglomerado de estrelas conhecido como estrelas-S. As estrelas S orbitam em torno de um objeto central oculto e invisível e, mapeando suas órbitas ao longo dos anos, os astrônomos podem deduzir a massa e o tamanho desse objeto central.

O candidato mais provável para esse objeto central oculto é, claro, um buraco negro, com uma massa estimada em mais de 4 milhões de vezes a do sol. Mas as estrelas S não são as únicas coisas que ficam em nosso centro galáctico. Aglomerados de gás também se escondem ali, e um em particular, apelidado de G2, chamou atenção especial. Logo depois que os astrônomos descobriram o aglomerado décadas atrás, eles perceberam que a órbita do G2 o traria perigosamente perto do buraco negro, perto o suficiente para que a intensa gravidade do buraco negro rasgasse aquela nuvem de gás.

Mas após a aproximação mais próxima do G2 ao buraco negro em 2014, quando passou apenas 260 UA do gigante o gás parecia sobreviver completamente intacto.

Explanação

A explicação mais plausível para a sobrevivência do G2 é que ele é mais do que apenas uma nuvem de gás comum. Seu superpoder oculto? Uma ou duas estrelas poderiam ser colocadas dentro da nuvem, e a gravidade dessa estrela manteria toda a estrutura intacta durante sua passagem perto do buraco negro.

Mas há outra explicação mais radical: talvez, o buraco negro supermassivo não seja realmente um buraco negro. Talvez seja um amontoado difuso de matéria escura.

Matéria escura é o nome que os astrônomos dão a uma substância invisível que constitui mais de 80% da massa do universo. Ele não parece interagir com a luz - ele não brilha, nem absorve, reflete ou refrata a luz - e, portanto, permanece invisível para nós. Mas torna sua presença conhecida por sua gravidade. Múltiplas linhas de observação independentes confirmaram que a maior parte da massa do universo é essa matéria escura invisível.

Uma teoria para a identidade da matéria escura sugere que ela é feita de uma partícula exótica, até então desconhecida, chamada de "darkinos". Segundo a teoria, o darkino é um tipo de partícula conhecida como férmion. Elétrons, prótons, quarks e neutrinos também são férmions, cuja característica definidora central é que elas não podem compartilhar o mesmo estado. Em outras palavras, você pode ajustar apenas alguns férmions em um determinado volume (em contraste com os bósons, que você pode inserir quantos quiser em um determinado volume).

Se a matéria escura fosse feita de darkinos e os darkinos fossem férmions, então essas partículas de matéria escura se concentrariam no centro de uma galáxia apenas até certo ponto. Isso significaria que em vez de um buraco negro supermassivo, com uma borda bem definida no horizonte de eventos, haveria uma bola gigantesca de darkinos densamente compactados. A borda dessa bola darkino seria bem confusa, como os foliões esperando na fila do lado de fora da discoteca local, nem todos podem entrar na festa no centro.

Mantenha-o consistente

Como a bola gigante de darkino seria difusa, as forças gravitacionais no centro da galáxia seriam um pouco mais suaves, permitindo que nuvens de gás como G2 sobrevivessem em suas órbitas.

Mas há mais no centro de nossa galáxia - e mais em nossas observações do núcleo galáctico - do que G2. Existem também todas aquelas estrelas S. Qualquer teoria radical que espera substituir um buraco negro supermassivo por outra coisa deve fazer previsões que correspondam a essas observações.

E é exatamente isso que um novo estudo mostra. A equipe de astrofísicos, liderada por Eduar Antonio Becerra-Vergara do Centro Internacional de Astrofísica Relativística da Itália, descobriu que se eles substituíssem o buraco negro supermassivo por uma bola de darkinos, e se essas partículas de darkino tivessem a massa e velocidade certas, eles poderiam replicar todo o movimento observado das estrelas S. Em alguns casos, seu modelo poderia ser ainda melhor do que os cálculos do buraco negro vanilla em coincidir com as órbitas observadas.

Mas esse resultado não significa muito. O modelo do buraco negro é extremamente simples: você só precisa inserir dois números, a massa e o spin do buraco negro, para prever como as estrelas S devem se comportar. Mas o modelo darkino tem muito mais parâmetros, permitindo um ajuste mais preciso, e os pesquisadores encontraram a melhor combinação possível de propriedades darkino.

O teste principal virá com observações futuras. Se a matéria escura é composta de darkinos, então um modelo que descreve com sucesso o que está acontecendo no centro da galáxia também deve replicar toda a variedade de observações de matéria escura em todo o universo. Isso incluiria explicar por que as galáxias giram mais rápido do que deveriam devido às suas massas conhecidas. 

A nova pesquisa é detalhada na edição de maio da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

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Referência:  

SUTTER, Paul. Fluffy ball of darkinos could be lurking at the center of the Milky Way. Live Science, 27, mai. 2021. Disponível em: < https://www.livescience.com/fluffy-ball-darkinos-center-milky-way.html >. Acesso em: 27, mai. 2021.