Algo mais sombrio que um buraco negro pode estar escondido no centro da Via Láctea.

Não há como negar que algo de enorme dimensão se esconde no centro da Via Láctea, mas um novo estudo questiona se um buraco negro supermassivo é, de facto, a única explicação possível.

Todas as medições feitas até agora ao centro galáctico são compatíveis com um objeto extremamente denso, com cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol. Ainda assim, segundo o novo artigo, se alargarmos um pouco a interpretação, essas mesmas evidências também podem encaixar num gigantesco e compacto aglomerado de matéria escura fermiónica, sem horizonte de eventos.

Atualmente, a precisão observacional de que dispomos não é suficiente para distinguir entre estes dois modelos. No entanto, se o núcleo galáctico for composto por matéria escura, isso poderá dar aos astrónomos uma nova forma de interpretar a estrutura de matéria escura em toda a galáxia.

"Não estamos apenas a substituir o buraco negro por um objeto escuro; estamos a propor que o objeto central supermassivo e o halo de matéria escura da galáxia são duas manifestações da mesma substância contínua", explica o astrofísico Carlos Argüelles, do Instituto de Astrofísica La Plata, na Argentina.

A matéria escura é um dos maiores mistérios do Universo. Os cientistas conseguem calcular com grande precisão a quantidade de matéria normal existente no Universo. No entanto, quando fazem essa contabilidade, concluem que há muito mais gravidade do que essa matéria consegue justificar.

Seja o que for que esteja por trás dessa gravidade adicional, não absorve nem emite luz; sabemos apenas que existe devido à sua influência gravitacional. É isso a matéria escura. E o seu efeito gravitacional é tão grande que representa cerca de 84 por cento de toda a matéria do Universo.

A forma como os cientistas confirmaram a presença e mediram a massa de um objeto gigantesco no centro da Via Láctea também passou pela gravidade: seguiram as longas trajetórias em laço e as mudanças de velocidade de estrelas muito rápidas em órbita do centro galáctico.

A explicação mais simples para essa massa, exigindo o menor número de pressupostos, é a de um buraco negro supermassivo chamado Sagittarius A* (Sgr A*). Em 2022, uma imagem obtida pela colaboração do Event Horizon Telescope (EHT) chegou mesmo a parecer mostrar a "sombra" do buraco negro.

Mas essa não é a única hipótese. Por exemplo, trabalhos anteriores mostraram que um disco de acreção brilhante em torno de uma concentração de matéria escura poderia, potencialmente, produzir uma sombra muito semelhante à captada pelo EHT.

Liderada pela astrofísica Valentina Crespi, do Instituto de Astrofísica La Plata, uma equipa internacional quis levar esta ideia mais longe: poderiam também as órbitas observadas das estrelas em torno de Sgr A* ser explicadas por um núcleo de matéria escura?

Alguns modelos de matéria escura descrevem-na como ténue e difusa, mas há um candidato que permite aglomerados densos: a matéria escura fermiónica, composta por partículas que obedecem a regras quânticas que impedem que sejam comprimidas indefinidamente, de forma semelhante ao modo como eletrões e neutrões resistem a ser espremidos para além de um certo limite de densidade.

O resultado teórico é um aglomerado ultradenso e gravitacionalmente estável, semelhante em princípio a uma anã branca ou a uma estrela de neutrões, mas feito de fermíones de matéria escura em vez de partículas de matéria normal.

A questão que então se coloca é a seguinte: se um objeto destes estivesse no centro galáctico, haveria diferenças na forma como as estrelas em órbita se comportam?

Existe um conjunto de estrelas, conhecidas como estrelas S, cuja dança complexa em torno do centro galáctico traça o potencial gravitacional da massa ali presente. A mais importante dessas marcadoras é uma estrela chamada S2, porque tem uma órbita relativamente curta, de 16 anos, que foi observada e caracterizada com extraordinário detalhe.

Os investigadores modelaram o comportamento de S2, tanto para a interpretação convencional de Sgr A* como um buraco negro, como para o seu cenário de aglomerado de matéria escura fermiónica.

Ambos os modelos reproduziram o movimento da estrela com níveis de precisão praticamente idênticos. Portanto, isto não nos diz que Sgr A* é matéria escura; diz-nos apenas que pode sê-lo, mas que ainda não temos dados suficientes para decidir.

Ainda assim, há outro aspeto a favor da matéria escura fermiónica. O mapa da Via Láctea produzido pela sonda Gaia - o mais completo até hoje - mostra que a rotação da galáxia abranda a maiores distâncias do centro galáctico.

Esse chamado declínio kepleriano é mais facilmente explicado por um halo vasto e extenso de matéria escura fermiónica a envolver a Via Láctea do que por outros modelos de matéria escura, defendem os investigadores.

"É a primeira vez que um modelo de matéria escura consegue ligar com sucesso escalas tão diferentes e várias órbitas de objetos, incluindo os dados modernos da curva de rotação e das estrelas centrais", afirma Argüelles.

Observações futuras poderão ajudar a esclarecer a fascinante questão sobre a verdadeira natureza de Sgr A. Por exemplo, observações de longo prazo poderão revelar pequenas características nas órbitas estelares que façam pender a balança para uma explicação ou para a outra. Estrelas que orbitam ainda mais perto de Sgr A do que S2 também poderão conter pistas.

Além disso, futuras observações com o Event Horizon Telescope poderão mostrar detalhes mais finos da região onde a luz é desviada em torno de Sgr A*. Certas características associadas à gravidade extrema de um buraco negro - como um anel de fotões bem definido - poderão estar ausentes ou alteradas se o objeto central for, em vez disso, um núcleo de matéria escura sem horizonte.

A investigação foi publicada na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.