S301 pode finalmente medir o spin de Sagitário A* ao orbitá-lo a 8% da luz

Algo está orbitando o buraco negro central da Via Láctea tão rápido e tão perto que a física de objetos em rotação — não apenas os massivos — finalmente se torna testável. S301, identificada por uma equipe do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre usando o VLTI do Observatório Europeu do Sul, passa a 1,78 bilhão de quilômetros de Sagitário A* — uma distância comparável ao espaço entre o Sol e Saturno. Ela o faz a aproximadamente 25.000 km/s, ou 8% da velocidade da luz. Nenhuma outra estrela rastreada nesta região da galáxia se moveu tão rápido ou chegou tão perto.

O que diferencia S301 das outras estrelas de movimento rápido próximas ao centro galáctico não é apenas a velocidade — é a consequência. Nessa proximidade, a relatividade geral de Einstein prevê que o buraco negro em rotação arrasta o espaço-tempo ao seu redor, um efeito chamado arrasto de referenciais ou efeito Lense-Thirring. Como S301 passa tão profundamente nessa região, sua órbita deve carregar marcas mensuráveis de quão rápido Sagitário A* está girando. Isso nunca foi alcançável com nenhuma estrela conhecida.

“Com esta estrela, esperamos medir, dentro dos próximos 10 anos, a rotação do buraco negro”, disse Felix Mang, autor principal do estudo e pesquisador do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. Nenhuma medição direta da rotação de Sagitário A* existe atualmente. S301 pode produzir uma.

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Uma classe diferente de estrela S

Sagitário A* é cercado por um aglomerado de estrelas de movimento rápido chamadas estrelas S, catalogadas ao longo de três décadas e usadas para mapear a influência gravitacional do buraco negro. A mais conhecida, S2, forneceu a primeira evidência direta de que Sagitário A* tem uma massa de quatro milhões de massas solares — trabalho que rendeu a Reinhard Genzel e Andrea Ghez o Prêmio Nobel de Física de 2020. S2 atinge cerca de 7.650 km/s na aproximação máxima, aproximadamente 2,5% da velocidade da luz, em uma órbita de 16 anos.

S301 completa uma órbita inteira em 8,7 anos — menos da metade do tempo — e na aproximação máxima se move três vezes mais rápido que S2 em seu próprio pericentro. Mais importante, ela passa a aproximadamente 12 unidades astronômicas de Sagitário A*, cerca de oito vezes mais perto do que qualquer estrela S conhecida anteriormente. Nessa distância, os efeitos relativísticos gerais não apenas existem; eles se acumulam na órbita a uma taxa que os instrumentos em Paranal podem rastrear ano após ano.

A descoberta foi feita usando o GRAVITY+, uma atualização de próxima geração do interferômetro GRAVITY original no Observatório de Paranal do ESO, no Chile. O GRAVITY+ combina a luz de quatro telescópios de 8,2 metros para atingir a resolução angular necessária para resolver estrelas individuais dentro do denso aglomerado estelar obscurecido por poeira ao redor do centro galáctico. Ao rastrear a posição de S301 ao longo de múltiplas épocas de observação, a equipe reconstruiu sua órbita completa com precisão suficiente para estabelecer a distância do pericentro e a velocidade de pico.

Por que a rotação importa

A massa de Sagitário A* é conhecida há anos. Mas a massa é apenas uma das duas propriedades fundamentais que um buraco negro pode ter, junto com a carga elétrica — que se espera que buracos negros astrofísicos percam rapidamente em ambientes reais. A propriedade restante é a rotação. De acordo com a solução de Kerr das equações de campo de Einstein, um buraco negro em rotação carrega momento angular, e essa rotação molda a geometria do espaço-tempo ao seu redor de maneiras que vão além do que a massa sozinha produz.

O quão rápido Sagitário A* gira, e em qual direção, governa a estrutura de seu horizonte de eventos e as órbitas de qualquer coisa próxima. Estimativas atuais de métodos indiretos — modelagem da emissão do disco de acreção observada na imagem de 2022 do Telescópio do Horizonte de Eventos — sugerem que ele provavelmente gira a uma taxa moderada, mas as incertezas permanecem grandes o suficiente para cobrir grande parte da faixa permitida. Uma medição a partir da precessão orbital de S301 seria a primeira determinação direta.

O efeito Lense-Thirring faz com que o plano da órbita de uma estrela ao redor de um corpo em rotação preceda — gire lentamente — a uma taxa que escala com o parâmetro de rotação do buraco negro. Para S301, a equipe calcula que essa precessão se acumulará a um nível detectável ao longo dos próximos anos de observação com o GRAVITY+.

O que os dados ainda não resolvem

Vários limites importantes se aplicam. A órbita de S301 — sua velocidade, período e distância do pericentro — está agora bem estabelecida. A precessão por arrasto de referenciais ainda não foi detectada; é uma medição futura que requer observar a estrela ao longo de mais algumas passagens ao redor de Sagitário A*.

O centro galáctico também é ambientalmente ruidoso pelos padrões astrofísicos. A distribuição de estrelas, gás e matéria escura na região gera perturbações gravitacionais newtonianas que podem deslocar uma órbita de maneiras que imitam a precessão relativística. Extrair o sinal de Lense-Thirring requer modelar e subtrair essas contribuições, o que adiciona complexidade e incerteza à medição eventual.

Finalmente, a descoberta de S301 é em si um incentivo para buscar com mais cuidado. O aglomerado estelar interno ao redor de Sagitário A* é fortemente obscurecido por poeira, e o GRAVITY+ só pode sondar até certo ponto. Permanece a possibilidade de que estrelas adicionais orbitem ainda mais perto, com assinaturas orbitais que contenham impressões relativísticas mais fortes ou diferentes.

Perguntas comuns sobre S301 e Sagitário A*

Como os cientistas encontraram uma estrela tão perto do centro galáctico? O instrumento GRAVITY+ do Very Large Telescope Interferometer combina a luz de quatro telescópios de 8 metros para alcançar a resolução necessária para resolver estrelas individuais no denso aglomerado ao redor de Sagitário A*. Ao rastrear minúsculos deslocamentos posicionais ao longo de vários anos, a equipe reconstruiu a órbita completa de S301.

O que é arrasto de referenciais e por que isso importa? Uma massa em rotação arrasta o tecido do espaço-tempo ao seu redor — quanto mais rápida a rotação, mais forte o arrasto. Perto de um buraco negro em rotação, isso altera os caminhos orbitais de objetos próximos de uma maneira que depende tanto da magnitude quanto da direção da rotação. Medir isso a partir de uma órbita estelar fornece uma leitura direta do momento angular do buraco negro — algo que nenhum outro método atual alcançou para Sagitário A*.

Como S301 se compara a outras estrelas S perto de Sgr A*? S2, a estrela S mais estudada, atinge uma aproximação máxima de aproximadamente 100 unidades astronômicas em um ciclo de 16 anos. S301 se aproxima oito vezes mais, em 8,7 anos, a três vezes a velocidade do pericentro. Essa combinação de proximidade e período curto a torna exclusivamente sensível ao arrasto de referenciais.

Isso mudará o que sabemos sobre o buraco negro da Via Láctea? A rotação de Sagitário A* atualmente não é restringida por medição direta. Determiná-la completaria a descrição física básica do buraco negro central da nossa galáxia e abriria testes da relatividade geral em um ambiente rotativo de campo forte que órbitas estelares não alcançaram anteriormente.

As observações com o GRAVITY+ continuarão ao longo de múltiplos períodos orbitais de S301. A equipe espera que a precessão por arrasto de referenciais atinja níveis detectáveis dentro de aproximadamente uma década — um cronograma curto o suficiente para que os mesmos instrumentos e equipe que encontraram S301 provavelmente façam a medição da rotação eles mesmos.

Referência: Mang et al., “S301: a new S star orbiting close to Sagittarius A*,” Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10894-w

Tags: black holes, Sagittarius A*, ESO, frame-dragging, S301

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