Uma estrela recentemente identificada no centro da Via Láctea viaja a uma velocidade vertiginosa e pode fornecer informações sobre a rotação do buraco negro da nossa Galáxia.
Batizada de S301, esta estrela orbita Sagittarius A*, o buraco negro situado no centro da Via Láctea. Ela completa uma órbita em apenas 8,7 anos. Sua trajetória é muito alongada: por isso, sua distância em relação ao buraco negro muda bastante ao longo da órbita.
Sequência de imagens obtidas com o GRAVITY mostrando a estrela S301 em órbita ao redor de Sagittarius A*. A trajetória elíptica de S301 é indicada em cada imagem.
Crédito: colaboração ESO/GRAVITY
É durante sua passagem mais próxima que S301 acelera até cerca de 25.000 km/s, ou mais de 8% da velocidade da luz. Nesse momento, ela se aproxima a cerca de 11,5 vezes a distância que separa a Terra do Sol. Apesar dessa proximidade, a estrela permanece suficientemente distante para não ser destruída.
Para compreender a importância dessa descoberta, é preciso concentrar-se em Sagittarius A*. Esse buraco negro tem uma massa equivalente a cerca de 4,3 milhões de vezes a do Sol. Sua gravidade é tão forte que os astrônomos podem testar algumas previsões da relatividade geral acompanhando com precisão as estrelas que o cercam.
Outra estrela, S2, já é usada para esse tipo de medição. Sua órbita dura cerca de 16 anos, e as observações permitiram detectar vários efeitos previstos pela teoria de Einstein. No entanto, S301 passa muito mais perto do buraco negro. Por isso, seu movimento deve ser mais afetado pela rotação dele.
Concretamente, um buraco negro em rotação modifica a maneira como o espaço e o tempo se comportam ao seu redor. Essa modificação deve deslocar gradualmente a órbita de S301. A mudança é pequena, mas os instrumentos atuais conseguem medir com grande precisão a posição da estrela.
Ilustração do efeito Lense-Thirring: a rotação de um buraco negro arrasta o espaço-tempo ao seu redor e pode modificar a órbita de uma estrela próxima.
Crédito: ESO/M. Kornmesser
Os pesquisadores descobriram S301 graças ao GRAVITY, um instrumento que combina a luz de vários telescópios do Very Large Telescope, no Chile. A estrela havia sido detectada em 2023, e a equipe posteriormente encontrou seus sinais em observações realizadas desde 2017. Esses dados permitiram reconstruir sua órbita.
Sua trajetória muito alongada também fornece uma pista sobre seu passado. S301 pode ter pertencido a um sistema de duas estrelas. Ao passar perto de Sagittarius A*, essa dupla teria sido separada pela gravidade do buraco negro: uma estrela teria sido capturada, e a outra, expulsa.
Os astrônomos estimam que uma medição direta da rotação de Sagittarius A* poderá se tornar possível ao longo da próxima década. S301 passará novamente mais perto do buraco negro por volta de 2031. Novas observações, especialmente com o GRAVITY+ e futuros instrumentos, deverão acompanhar as minúsculas mudanças em sua trajetória.