No fundo do coração da nossa galáxia, esconde-se um buraco negro. Ou é? Embora tudo possa estar quieto na frente ocidental agora, pode haver evidências de que nosso centro galáctico já foi o lar de alguma atividade bastante impressionante - atividade que pode ter incluído vários eventos de colisão e fusões de buracos negros enquanto ele se alimentava de galáxias satélites. Graças às novas idéias de dois professores assistentes, Kelly Holley-Bockelmann, da Vanderbilt, e Tamara Bogdanovic, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, temos mais evidências que apontam para o passado incrivelmente ativo da Via Láctea.
"Tamara e eu acabamos de participar de uma conferência de astronomia em Aspen, Colorado, onde várias dessas novas observações foram anunciadas", disse Holley-Bockelmann. “Era janeiro de 2010 e uma tempestade de neve fechou o aeroporto. Decidimos alugar um carro para dirigir até Denver. Ao atravessarmos a tempestade, reunimos as pistas da conferência e percebemos que um único evento catastrófico - a colisão entre dois buracos negros cerca de 10 milhões de anos atrás - poderia explicar todas as novas evidências. ”
Agora, imagine um céu noturno iluminado por uma enorme nebulosa, que cubra metade da esfera celeste. Isso não é um sonho, é uma realidade. Esses lobos maciços de radiação de alta energia são conhecidos como bolhas de Fermi e cobrem uma região a cerca de 30.000 anos-luz de cada lado do núcleo da Via Láctea. Embora não possamos observá-las diretamente na luz visível, essas partículas estão se movendo a quase 186.000 milhas por segundo e brilhando nos comprimentos de onda de raios-x e raios gama.
De acordo com Fulai Guo e William G. Mathews, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz: “As bolhas de Fermi fornecem evidências plausíveis para uma recente atividade de jato AGN poderoso em nosso Galaxy, lançando novas idéias sobre a origem da população de halo CR e do canal através do qual buracos negros maciços nas galáxias de disco liberam energia de feedback durante seu crescimento ".
No entanto, nosso centro galáctico é o lar de mais do que apenas algumas bolhas incríveis - é o local de três dos mais massivos aglomerados de jovens estrelas dentro do reino da Via Láctea. Conhecidos como os clusters Central, Arches e Quintuplet, cada grupo abriga várias centenas de jovens estrelas quentes que diminuem o sol. Eles viverão vidas curtas, brilhantes e violentas ... queimando em poucos milhões de anos. Por viverem rápido e morrerem jovens, essas estrelas aglomeradas devem ter se formado nos últimos anos durante uma erupção da formação estelar perto do centro galáctico - outra pista para esse quebra-cabeça cósmico.
“Devido à sua alta massa e ao aparente alto FMI, os aglomerados do Galactic Center contêm algumas das estrelas mais massivas da galáxia. Isso é importante, pois estrelas massivas são ingredientes-chave e sondas de fenômenos astrofísicos em todas as escalas de tamanho e distância, desde locais de formação de estrelas individuais, como Orion, até o início do Universo durante a era de reionização, quando as primeiras estrelas nasceram. Como ingredientes, eles controlam a evolução dinâmica e química de seus arredores locais e galáxias individuais através de sua influência na energia e na composição do meio interestelar. ” diz Donald F. Figer. “Eles provavelmente desempenham um papel importante na evolução inicial das primeiras galáxias, e há evidências de que eles são os progenitores das explosões mais energéticas do Universo, vistas como explosões de raios gama. Como sondas, eles definem os limites superiores do processo de formação de estrelas e sua presença provavelmente termina com a formação de estrelas de menor massa próximas. Eles também são produtos de produção proeminentes de fusões galácticas, galáxias de explosão estelar e núcleos galácticos ativos. ”
Para aprofundar o mistério, dê uma olhada no nosso buraco negro central. Ele mede cerca de 40 segundos de luz de diâmetro e pesa cerca de quatro milhões de massas solares. De acordo com o que sabemos, isso deve produzir marés gravitacionais intensas - aquelas que deveriam estar sugando o ambiente. Então, como é que os astrônomos descobriram grupos de novas estrelas brilhantes a menos de três anos-luz do horizonte de eventos? Claro, eles poderiam estar a caminho do esquecimento, mas os dados mostram que essas estrelas parecem ter se formado lá. Isso é um feito, considerando que exigiria uma nuvem molecular 10.000 vezes mais densa que a localizada em nosso centro galáctico! Também não deveria haver estrelas antigas localizadas lá? A resposta é sim, deveria haver ... mas há muito menos do que podemos observar e do que os modelos teóricos atuais prevêem.
Holley-Bockelmann não estava disposto a deixar o problema descansar. Quando voltou para casa, pediu a ajuda do estudante de graduação de Vanderbilt Meagan Lang para ajudar a resolver o enigma. Em seguida, eles recrutaram Pau Amaro-Seoane do Instituto Max Planck de Física Gravitacional na Alemanha, Alberto Sesana do Instituto de Ciências da Espanha, na Espanha, e o professor assistente de pesquisa de Vanderbilt, Manodeep Sinha, para ajudar. Com tantas mentes brilhantes para ajudar a resolver esse enigma, eles logo chegaram a uma explicação plausível - uma que corresponde às observações e permite previsões testáveis.
Segundo a teoria deles, uma galáxia via satélite da Via Láctea começou a migrar para o nosso núcleo. À medida que se fundia com a nossa galáxia, sua massa foi arrancada, deixando apenas seu buraco negro e uma pequena coleção de estrelas gravitacionais. Após vários milhões de anos, essas "sobras" finalmente chegaram ao centro galáctico e os buracos negros começaram a se fundir. À medida que o buraco negro menor girava em torno do maior, ele abriu enormes sulcos de gás e poeira, empurrando-o para dentro do buraco negro maior e criando as bolhas de Fermi. As forças gravitacionais do duelo não eram suaves ... essas marés intensas eram capazes de comprimir as nuvens moleculares ao redor do núcleo na densidade necessária para produzir estrelas jovens e frescas. Talvez as estrelas muito jovens que agora observamos no centro galáctico?
No entanto, há mais na imagem do que aparenta. Esse mesmo arado da relva cósmica também teria expulsado as estrelas mais antigas existentes da vizinhança do enorme buraco negro central. É uma cena que se encaixa nos modelos atuais em que uma fusão de um buraco negro arremessa estrelas para a galáxia em altas velocidades ... uma cena que se encaixa na observação de uma falta de estrelas antigas nos limites de nosso buraco negro supermassivo.
"A atração gravitacional do buraco negro da galáxia satélite poderia ter escavado quase 1.000 estrelas fora do centro galáctico", disse Bogdanovic. "Essas estrelas ainda devem estar correndo pelo espaço, a cerca de 10.000 anos-luz de distância de suas órbitas originais."
Isso pode ser provado? A resposta é sim. Graças a pesquisas em larga escala como a Sloan Digital Sky Survey, devemos conseguir identificar estrelas se movendo a uma velocidade mais alta do que as estrelas que não foram submetidas a uma interação semelhante. Se astrônomos como Holley-Bockelmann e Bogdanovic observarem as evidências, provavelmente descobrirão um número credível de estrelas de alta velocidade que validarão seu modelo de fusão da Via Láctea.
Ou eles estão apenas soprando bolhas?
