O buraco negro supermassivo da Via Láctea tem um companheiro?

No coração da nossa galáxia, existe um buraco negro monstruoso. Conhecido como Sagitário A*, tem uma massa de 4,2 milhões de sóis e está a apenas 27.000 anos-luz da Terra. Sag A* é o buraco negro supermassivo mais próximo e um dos dois únicos que observamos diretamente. Está tão próximo que podemos até ver estrelas orbitando-o de perto. Algumas dessas estrelas que observamos há mais de 20 anos, o que significa que temos um controle muito bom de suas órbitas. Usamos essas órbitas para determinar a massa de Sag A*, mas um novo estudo aborda uma questão diferente: o buraco negro da nossa galáxia tem um companheiro?

A maioria das galáxias contém um buraco negro supermassivo e algumas galáxias contêm dois. Isso é causado por fusões galácticas, onde o buraco negro de uma galáxia é capturado por outra. Sabemos por observações que nossa galáxia não tem dois buracos negros supermassivos. Pode haver buracos negros de massa estelar orbitando Sag A*, mas as observações atuais não seriam sensíveis o suficiente para detectá-los. Outra possibilidade é que exista um buraco negro intermediário orbitando Sag A*, que é o foco deste trabalho.

Um buraco negro de massa intermediária (IMBH) é aquele com uma massa entre centenas e milhares de sóis. Eles não são formados pelo colapso de uma estrela massiva, nem são sementes gravitacionais de galáxias. Eles foram descobertos apenas recentemente através das ondas gravitacionais de fusões de buracos negros, então eles não são bem compreendidos. Nós nem sabemos o quão comuns eles podem ser. Mas se um IMBH orbita Sag A*, sua atração gravitacional afetaria as órbitas de estrelas próximas também orbitando nosso buraco negro supermassivo.

Neste estudo, disponível no servidor de pré-impressão arXiv, a equipe analisou a órbita de uma estrela conhecida como S0-2 ou S2. Tem uma das órbitas mais próximas de Sag A*, com um período orbital de apenas 16 anos. Ele orbita o buraco negro tão próximo que você precisa levar em conta a relatividade geral ao calcular sua órbita, e temos mais de duas décadas de dados observacionais sobre ele. Se houver um IMBH orbitando próximo, S0-2 deve ser afetada por ele.

A equipe descobriu que, dentro dos limites de observação, não havia evidências de perturbações gravitacionais na órbita de S0-2. Isso não significa que não haja um buraco negro de massa intermediária na área, mas coloca alguns limites superiores na massa, se existir. Com base nos dados, se um hipotético IMBH orbitar fora da órbita de S0-2, digamos com um raio orbital entre 1.000 UA e 4.000 UA, então ele poderia ter uma massa não superior a 1.000 a 10.000 sóis. Se houver um IMBH orbitando Sag A* mais perto do que S0-2, ele pode ter uma massa não superior a 400 sóis.

Essas não são restrições rígidas, mas confirmariam que não há um grande buraco negro intermediário orbitando Sagitário A*. Se tiver um companheiro IMBH menor, está além de nossa capacidade de detecção.