Sagittarius A*: O Buraco Negro que Pode Apontar Direto para a Terra

Cada estrela no céu noturno está lentamente orbitando algo que ninguém pode ver. No centro da Via Láctea fica Sagittarius A*, um buraco negro supermassivo pesando 4.297 milhões de vezes mais que o Sol, e a estranha geometria de como emite energia no espaço pode significar que um de seus jatos está apontado diretamente para nosso sistema solar.

Sagittarius A* — astrônomos apenas dizem "Sgr A star" — não pode ser fotografado diretamente, já que nenhuma luz escapa dele. Tudo o que sabemos vem de observar como gás, estrelas e ondas de rádio se comportam perto dele. Décadas desse trabalho de detetive transformaram um fraco zumbido de rádio em um dos objetos mais bem estudados da galáxia, digno de um Prêmio Nobel e de uma foto tirada com um telescópio do tamanho da Terra.

Em abril de 1933, o engenheiro Karl Jansky estava procurando pela fonte de estática que interferia nas chamadas telefônicas transatlânticas quando rastreou um sinal de rádio em direção à constelação de Sagitário, em direção ao centro de nossa galáxia. Ele não tinha maneira de saber que tinha acabado de descobrir o centro galáctico em si.

Levou mais quatro décadas para alguém isolar o objeto exato. Os astrônomos Bruce Balick e Robert Brown fixaram uma fonte de rádio compacta lá em 13 e 15 de fevereiro de 1974, usando um par vinculado de pratos de rádio no Observatório Nacional de Radioastronomia. Essa precisão — localizar um único ponto enterrado em um brilho de rádio muito maior e mais brilhante — é o que finalmente permitiu que equipes posteriores conectassem o ponto a um buraco negro em vez de apenas considerá-lo um pedaço do céu inusitadamente alto.

Astrônomos avistaram uma vaporização de gás chamada G2 caindo em direção a Sagittarius A* e previram que sua passagem mais próxima, um momento chamado peribothron, chegaria por volta de maio de 2014. Telescópios em todo o mundo se viraram para observar, esperando pegar o buraco negro rasgando a nuvem em tempo real.

O espetáculo nunca começou de fato. Observações de acompanhamento descobriram que o material espiral em Sagittarius A* permaneceu notavelmente estável durante o encontro, não mostrando nenhum sinal de perturbação pela chegada do G2. O anticlímax era útil em si: informava aos pesquisadores que o padrão de alimentação do buraco negro é mais resiliente a uma nuvem que passa do que os modelos haviam assumido, uma restrição que ainda molda como os cientistas simulam a matéria caindo em buracos negros em outros lugares.

Enquanto todos esperavam pelo G2, Sagittarius A* teve seu próprio surto de raiva. Em 14 de setembro de 2013, o Observatório Chandra de Raios X capturou um disparo 400 vezes mais brilhante que o brilho normal e silencioso do buraco negro — uma explosão quase 3 vezes mais forte do que o recordista anterior, definido no início de 2012. Semanas depois, depois que as coisas se acalmaram, Chandra registrou uma segunda explosão, esta 200 vezes mais brilhante do que o usual, em outubro.

Porque ambas as explosões ocorreram muito antes da aproximação mais próxima prevista de G2, elas não poderiam ter sido acionadas pela nuvem que todos estavam observando. A explicação principal é muito mais estranha: algo menor e mais perto, possivelmente um asteroide errante, se aproximando muito do buraco negro e sendo rasgado. De qualquer forma, os disparos são um lembrete de que Sagittarius A* não precisa de uma nuvem de gás dramática para fazer manchetes — pode fazer isso sozinho, imprevisível, em uma semana comum.

O instrumento GRAVITY do Observatório Europeu Austral captou algo que ninguém nunca havia presenciado diretamente: aglomerados de gás rastreando um loop em torno de Sagittarius A*, logo fora do horizonte de eventos, em aproximadamente 30 por cento da velocidade da luz — o mais próximo que alguém jamais havia visto matéria viajar antes de cair além do ponto de não retorno.

Essa medição funcionava apenas porque GRAVITY trapaceia. Ele funde a luz coletada por quatro telescópios separados no Very Large Telescope em um instrumento virtual com o poder de resolução de um espelho de 130 metros de largura, muito maior do que qualquer prato único que pudesse ser construído. Combinar telescópios dessa maneira transforma uma mancha de luz a 26.000 anos-luz de distância em uma órbita rastreável.

O mesmo instrumento GRAVITY, emparelhado com um irmão chamado SINFONI, passou anos rastreando uma estrela conhecida como S2 quando ela oscilava além de Sagittarius A* em uma órbita selvagemente alongada. Quando S2 fez sua aproximação mais próxima, os pesquisadores mediram, pela primeira vez em um ambiente tão extremo, exatamente o alongamento da luz e os efeitos de deslocamento orbital que a relatividade geral prediz perto de um corpo massivo — não a física mais simples da gravidade newtoniana.

S2 não é nem mais o concorrente mais próximo conhecido. A partir de 2020, uma estrela chamada S4714 mantém esse registro, oscilando dentro de aproximadamente 12,6 UA — aproximadamente a distância de Saturno do Sol — enquanto se move em torno de 8% da velocidade da luz. Rastrear estrelas como estas, em órbitas rápidas e apertadas o suficiente para sentir as impressões digitais da relatividade, é como os astrônomos pesaram Sagittarius A* sem nunca vê-lo.

Muito antes de alguém fotografar Sagittarius A*, radioastrônomos estavam fechando seu verdadeiro tamanho. Um estudo de 2019 combinando o Atacama Large Millimeter Array com uma rede mundial de radiotelescopios descobriu que sua emissão de rádio vem de um pedaço do céu com apenas 300 milionésimos de grau de largura, com uma forma tão uniforme que parece quase perfeitamente redonda.

Obter um foco tão nítido levou décadas de progresso incremental: as observações mais antigas de Sagittarius A* na frequência de rádio específica usada nesse estudo de 2019 foram feitas 26 anos antes, usando apenas um punhado de telescópios em vez de um array global. Cada geração de instrumentos aguçou o borrão ainda mais, um afiamento lento que finalmente tornou possível uma imagem real.

Esse mesmo estudo de 2019 revelou algo perturbador: a região de emissão é tão pequena e simétrica que a fonte pode realmente estar apontada quase diretamente para a Terra. Em vez de visualizar Sagittarius A* de lado, como normalmente vemos fontes de rádio distantes, poderíamos estar olhando quase diretamente para um de seus jatos, como olhar para uma lanterna em vez de ver seu feixe passar. É um lembrete de que o buraco negro da nossa galáxia não é um cenário passivo; sua geometria molda ativamente o que somos capazes de medir daqui.

O caso teórico de que Sagittarius A* tinha que ser um buraco negro foi construído por décadas sobre exatamente esse tipo de evidência orbital e de rádio. O Comitê Nobel concordou: em 2020, Reinhard Genzel e Andrea Ghez dividiram cada um um quarto do Prêmio Nobel de Física, honrados por estabelecer que o objeto no centro de nossa galáxia era compacto demais para ser nada além de um buraco negro.

Dois anos depois, a teoria encontrou uma imagem. Em 12 de maio de 2022, a Colaboração do Telescópio Event Horizon lançou a primeira imagem de Sagittarius A*, um anel brilhante de luz curvado ao redor de um centro escuro a aproximadamente 26.000 anos-luz de onde estamos de pé. A humanidade tinha apenas conseguido isto uma vez antes, capturando o buraco negro supermassivo dentro da galáxia Messier 87 em 2019 — tornando esta a primeira imagem confirmada, não apenas prova teórica, do objeto que senta no coração de nossa própria galáxia.

• NASA: Chandra Detects Record-Breaking Outburst from Milky Way's Black Hole
• ESO: Best View Yet of Dusty Cloud Passing Galactic Centre Black Hole
• ESO: Most Detailed Observations of Material Orbiting Close to a Black Hole
• Phys.org: Revealing the Black Hole at the Heart of the Galaxy
• Wikipedia: Sagittarius A*