O centro da nossa galáxia é um lugar lotado:um buraco negro pesando 4 milhões de vezes mais que o nosso sol está rodeado por milhões de estrelas girando em torno dele a velocidades vertiginosas. Este ambiente extremo é banhado por intensa luz ultravioleta e radiação de raios-X. No entanto, grande parte dessa atividade está oculta de nossa visão, obscurecido por vastas faixas de poeira interestelar.

O próximo telescópio espacial James Webb da NASA foi projetado para visualizar o universo em luz infravermelha, que é invisível ao olho humano, mas é muito importante para observar objetos astronômicos escondidos pela poeira. Após seu lançamento, Webb vai coletar luz infravermelha que penetrou o véu empoeirado, revelando o centro galáctico em detalhes sem precedentes.

"Mesmo uma imagem de Webb será a imagem de mais alta qualidade já obtida do centro galáctico, "disse Roeland van der Marel, do Space Telescope Science Institute (STScI), investigador principal em um estudo planejado que se concentrará em imagens.

Telescópios no solo e no espaço forneceram vislumbres tentadores dos residentes do centro galáctico. Astrônomos rastrearam estrelas orbitando o buraco negro, alguns dos quais se aproximam o suficiente para fornecer um teste da teoria geral da relatividade de Einstein. Contudo, até aqui, apenas as estrelas mais brilhantes são detectáveis.

"Estamos vendo apenas a ponta do iceberg do solo. Webb será capaz de estudar estrelas mais fracas e nos dizer mais sobre a população estelar em geral, "disse Torsten Böker da Agência Espacial Europeia e STScI, um co-investigador em um segundo estudo planejado do centro galáctico que se concentrará na espectroscopia.

Os cientistas já ficaram surpresos ao encontrar estrelas infantis de baixa massa se formando perto do buraco negro supermassivo - algumas dentro de poucos anos-luz de seu alcance. Teoricamente, a imensa gravidade do buraco negro e o ambiente de radiação hostil devem interromper quaisquer nuvens de gás e evitar que se transformem em estrelas. Mesmo assim, essas estrelas bebês chamadas proto-estrelas persistiram. As observações de Webb podem revelar protoestrelas adicionais, e pode fornecer pistas de como as estrelas podem se formar em um local tão improvável.

Mistérios do buraco negro

O buraco negro supermassivo da Via Láctea, conhecido pelos astrônomos como Sagitário A * (pronuncia-se estrela A), também cairá sob o olhar de Webb. Está rodeado por um disco de gás e poeira, alguns dos quais inevitavelmente cairão no buraco negro. Astrônomos observaram raios de luz quando o buraco negro engoliu um amontoado de material. Contudo, eles nunca detectaram o brilho do disco do buraco negro.

"Detectar o disco ao redor de Sagitário A * com Webb seria um home run, "Böker disse.

Os dados de Webb também podem ajudar a resolver questões mais amplas de como as galáxias se formam - como o antigo problema do "ovo e da galinha" que surgiu primeiro, a galáxia ou o buraco negro.

"O buraco negro vem primeiro e as estrelas se formam ao seu redor? As estrelas se reúnem e colidem para formar o buraco negro? Estas são as perguntas que queremos responder, "disse Jay Anderson da STScI, um co-investigador em um dos estudos.

Adicionalmente, estudos têm mostrado que a massa do buraco negro central de uma galáxia está relacionada com a massa total das estrelas circundantes, mas as razões para essa relação permanecem desconhecidas.

"Há alguma pista dessa correlação de massa próxima ao buraco negro? Ou a recente formação de estrelas apagou os sinais do que poderia ter acontecido no passado?" acrescentou Marcia Rieke, da Universidade do Arizona, investigador principal do instrumento NIRCam de Webb.

Possibilidades fortuitas

Em última análise, os resultados mais empolgantes das observações de Webb podem ser o inesperado. Por exemplo, Webb pode encontrar estrelas em órbitas incomuns. Ou, Webb pode detectar uma nuvem de gás destinada a ser dilacerada por forças gravitacionais.

"Gostaríamos de ver algo incomum, como uma estrela sendo engolida, "disse van der Marel.

Idealmente, esses estudos iniciais do centro galáctico informarão as futuras observações de Webb. Ao revisitar o centro galáctico ao longo de um período de vários anos, os astrônomos podem obter uma nova compreensão desta região caótica do espaço.

"Tantos interessantes, coisas estranhas acontecem nos centros das galáxias. Queremos descobrir o que está acontecendo em nosso próprio país, "disse Rieke.

As observações aqui descritas farão parte do programa de Observação de Tempo Garantido (GTO) da Webb. O programa GTO oferece tempo dedicado aos cientistas que trabalharam com a NASA para criar as capacidades científicas e instrumentais de Webb ao longo de seu desenvolvimento.