Os astrónomos dizem que a Via Láctea não pode ter um buraco negro supermassivo no seu centro. Em vez disso, o núcleo da galáxia pode ser dominado por uma grande concentração de matéria escura que cria o mesmo forte efeito gravitacional.
Este material invisível, que constitui a maior parte da massa total do Universo, pode explicar simultaneamente duas observações diferentes. Perto do centro da galáxia, as estrelas movem-se a partir do núcleo em trajetórias rápidas e caóticas, apenas horas-luz (frequentemente utilizadas para medir a distância entre o nosso próprio sistema solar). Mais longe, as estrelas e o gás giram mais suavemente nas vastas regiões externas da Via Láctea.
Os resultados são publicados Boletim Mensal da Royal Astronomical Society (MNRAS)
Desafiando a explicação do buraco negro
Durante décadas, os cientistas acreditaram que Sagitário A* (Sgr A*) é um buraco negro supermassivo responsável pelas órbitas extremas de um grupo de estrelas conhecidas como estrelas S. Estas estrelas giram em torno do centro galáctico a centenas de milhares de quilómetros por segundo.
Novas pesquisas questionam essa explicação. A equipa de investigação propôs que uma forma específica de matéria escura feita de férmions, que são partículas subatómicas leves, poderia, em vez disso, criar uma estrutura cósmica incomum que correspondesse ao que os astrónomos observam no centro da Via Láctea.
Um núcleo e halo de matéria escura
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, Core e Halo se comportarão como um sistema único e contínuo.
O núcleo interno será massivo e denso o suficiente para imitar de perto a gravidade de um buraco negro. Isto pode explicar não apenas o caminho da estrela S, mas também o movimento de objetos próximos cobertos de poeira, chamados fontes G, que orbitam perto do centro galáctico.
Evidências de regiões galácticas externas
Uma evidência importante vem de novas observações da missão GAIA DR3 da Agência Espacial Europeia. A pesquisa mapeia 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 diminuição na velocidade orbital a grandes distâncias do centro, um padrão conhecido como declinação Kepleriana. Os investigadores dizem que este comportamento corresponde ao que o seu modelo prevê a partir do halo de matéria escura quando 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. Os modelos padrão de matéria escura fria prevêem halos que se estendem para fora com uma longa cauda de lei de potência. Em contraste, o modelo fermiônico produz um halo mais compacto com bordas externas mais estreitas.
Uma colaboração internacional
A pesquisa foi conduzida por cientistas de instituições de vários países, incluindo o Instituto de Astrofísica da Argentina em La Plata, a Rede Internacional do Centro de Astrofísica Relativística e o Instituto Nacional de Astrofísica da Itália, o Grupo de Pesquisa em Relatividade e Gravitação da Colômbia e o Instituto de Física da Alemanha na Universidade de Colônia.
“Esta é a primeira vez que um modelo de matéria escura consegue unir com sucesso estas escalas e órbitas muito diferentes de vários objetos com curvas de rotação modernas 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 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 matéria contínua.”
Combinando a sombra do buraco negro
O modelo já superou um obstáculo importante. Em um estudo anterior de Pelle et al. (2024), também publicado no MNRAS, os investigadores mostraram que quando um 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 capturada pelo Event Horizon Telescope (EHT) para Sgr A*.
“Esta é uma questão importante”, disse a autora principal, Valentina Crespi, do Instituto de Astrofísica de La Plata.
“O nosso modelo não só explica as órbitas das estrelas e a rotação das galáxias, mas também é consistente com o famoso diagrama da ‘sombra do buraco negro’. Um núcleo denso de matéria escura pode imitar a sombra porque desvia a luz com muita força, criando uma escuridão central rodeada por um anel brilhante.”
O que observações futuras podem revelar
A equipe comparou diretamente seu modelo fermiônico de matéria escura com a explicação tradicional do buraco negro usando métodos estatísticos. Embora os dados existentes sobre estrelas próximas do centro ainda não possam apoiar claramente um cenário em detrimento do outro, o modelo de matéria escura oferece uma estrutura única que explica tanto o centro galáctico (estrela central e sombra) como a estrutura mais ampla das galáxias.
Observações futuras podem ajudar a resolver a controvérsia. Medições mais precisas obtidas com instrumentos como o Interferómetro de Gravidade do Very Large Telescope no Chile, juntamente com pesquisas de anéis de fotões, poderão fornecer provas conclusivas. Um anel de fótons ao redor de um buraco negro verdadeiro é esperado, mas não pode ser visto no modelo do núcleo de matéria escura.
Se confirmados, estes resultados poderão mudar significativamente a forma como os cientistas entendem como os objetos massivos moldam o coração da Via Láctea.
