Astrônomos afirmam que a Via Láctea pode não conter um buraco negro supermassivo em seu centro após tudo. Em vez disso, o núcleo da galáxia pode ser dominado por uma enorme concentração de matéria escura que produz os mesmos efeitos gravitacionais poderosos.
Esse material invisível, que compõe a maior parte da massa total do universo, pode explicar duas observações muito diferentes ao mesmo tempo. Perto do centro da galáxia, as estrelas movem-se em trajetórias rápidas e caóticas a apenas algumas horas-luz (frequentemente usadas para medir distâncias dentro do nosso próprio sistema solar) do núcleo. Mais longe, estrelas e gás giram de maneira mais suave nas vastas regiões externas da Via Láctea.
As descobertas foram publicadas na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).
Desafiando a Explicação do Buraco Negro
Durante décadas, os cientistas acreditaram que Sagittarius A* (Sgr A*) é um buraco negro supermassivo responsável pelas órbitas extremas de um grupo de estrelas conhecidas como as estrelas S. Essas estrelas correm ao redor do centro galáctico a velocidades que atingem vários milhares de quilômetros por segundo.
O novo estudo questiona essa interpretação. A equipe de pesquisa propõe que uma forma específica de matéria escura composta de férmions, que são partículas subatômicas leves, poderia, em vez disso, formar uma estrutura cósmica incomum que se encaixa no que os astrônomos observam no núcleo da Via Láctea.
Um Núcleo e Halo de Matéria Escura
Segundo o modelo, essa matéria escura fermiónica se formaria naturalmente um núcleo central muito denso e compacto, cercado por um halo muito maior e mais difuso. Juntos, o núcleo e o halo se comportariam como um sistema contínuo.
O núcleo interno seria massivo e concentrado o suficiente para imitar de perto a gravidade de um buraco negro. Isso poderia explicar não apenas as trajetórias das estrelas S, mas também o movimento de objetos próximos cobertos de poeira chamados fontes G que orbitam perto do centro galáctico.
evidências das Regiões Externas da Galáxia
Uma peça-chave de evidência vem de novas observações da missão GAIA DR3 da Agência Espacial Europeia. Este levantamento mapeou precisamente como estrelas e gás se movem no halo externo da Via Láctea, revelando a curva de rotação da galáxia em detalhes sem precedentes.
Os dados mostram uma desaceleração nas velocidades orbitais a grandes distâncias do centro, um padrão conhecido como a declínio kepleriano. Os pesquisadores afirmam que esse comportamento corresponde às previsões do halo de matéria escura em seu modelo quando combinado com a massa conhecida do disco e do bulbo central da Via Láctea.
Eles argumentam que isso reforça a explicação da matéria escura fermiónica. Modelos padrão de Matéria Escura Fria preveem halos que se estendem para fora com um longo rabo de lei de potência. Em contraste, o modelo fermiónico produz um halo mais compacto com bordas externas mais apertadas.
Uma Colaboração Internacional
A pesquisa foi realizada por cientistas de instituições em vários países, incluindo o Instituto de Astrofísica La Plata 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 conseguiu unir essas escalas vastamente diferentes e várias órbitas de objetos, incluindo os dados modernos da curva de rotação e das estrelas centrais”, disse o coautor do estudo, Dr. Carlos Argüelles, do Instituto de Astrofísica La Plata.
“Não estamos apenas substituindo o buraco negro por um objeto escuro; estamos propondo que o objeto central supermassivo e o halo de matéria escura da galáxia são duas manifestações da mesma substância contínua.”
Correspondendo à Sombra do Buraco Negro
O modelo já havia superado um obstáculo importante. Em um estudo anterior de Pelle et al. (2024), também publicado no MNRAS, pesquisadores mostraram que, quando um disco de acreção emite luz sobre esses núcleos de matéria escura densa, o resultado é uma característica semelhante a uma sombra. Notavelmente, essa sombra se assemelha muito à imagem capturada pelo Telescópio Event Horizon (EHT) de Sgr A*.
“Este é um ponto crucial,” disse a autora principal Valentina Crespi, do Instituto de Astrofísica La Plata.
“Nosso modelo não apenas explica as órbitas das estrelas e a rotação da galáxia, mas também é consistente com a famosa imagem da ‘sombra do buraco negro’. O núcleo denso de matéria escura pode imitar a sombra porque dobra a luz de forma tão intensa, criando uma escuridão central cercada por um anel brilhante.”
O que Observações Futuras Podem Revelar
A equipe comparou seu modelo de matéria escura fermiónica diretamente com a explicação tradicional do buraco negro usando métodos estatísticos. Embora os dados existentes sobre as estrelas próximas do centro ainda não possam claramente favorecer um cenário em detrimento do outro, o modelo de matéria escura oferece um único arcabouço que explica tanto o centro galáctico (estrelas centrais e sombra) quanto a estrutura mais ampla da galáxia.
Observações futuras podem ajudar a resolver o debate. Medições mais precisas de ferramentas como o interferômetro GRAVITY no Very Large Telescope no Chile, juntamente com buscas por anéis de fôton, podem fornecer evidências decisivas. Anéis de fôton são esperados em verdadeiros buracos negros, mas não apareceria no modelo do núcleo de matéria escura.
Se confirmados, esses resultados poderiam mudar significativamente a forma como os cientistas entendem o objeto massivo que molda o coração da Via Láctea.
