Estrela "dança" em torno de buraco negro e comprova teoria de Einstein outra vez

Por Daniele Cavalcante | 16 de Abril de 2020 às 09h00
ESO

A Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein foi confirmada novamente, dessa vez através da observação da órbita de uma estrela ao redor do buraco negro supermassivo Sagittarius A*, localizado no centro da nossa galáxia. A órbita tem a forma de uma roseta, e não a de uma elipse que a Teoria da Gravitação de Newton havia previsto.

Este foi o resultado de 27 anos de observações da estrela S2, usando principalmente uma frota de instrumentos instalados no Very Large Telescope (VLT) do European Southern Observatory (ESO). Há muito tempo os pesquisadores buscavam comprovar a teoria de Einstein, mas foi preciso esperar pela tecnologia adequada para observações mais precisas.

Simulação da órbita das estrelas ao redor do buraco negro supermassivo Sabitário A* (Imagem: ESO)

Conforme explica Reinhard Genzel, cientista que comandou o programa de quase 30 anos que deu origem a este resultado, “a Relatividade Geral de Einstein prevê que as órbitas ligadas de um objeto em torno de outro não são fechadas, como descrito na Gravitação Newtoniana, mas que precessam na direção do plano do movimento”.

Para entender esse efeito de precessão, encontrado na estrela S2 ao redor do buraco negro, primeiro é preciso lembrar que os corpos não têm uma órbita exatamente circular, assim como o objeto ao redor do qual eles orbitam geralmente não está localizado no centro do círculo desenhado pela trajetória orbital. Imagine então uma órbita elíptica, tendo sempre um ponto mais afastado (apoastro) e um ponto mais próximo (periastro) do objeto interno.

A precessão significa que a localização do periastro do buraco negro supermassivo muda cada vez que a estrela completa uma volta, de tal modo que a órbita seguinte se desloque em relação à anterior. Se você observar várias órbitas e fizer um desenho da trajetória delas, percebera que o resultado será uma roseta, e não uma oval fechada.

Concepção artística da precessão de Schwarzschild (Imagem: ESO

A Relatividade Geral nos dá uma previsão precisa do quanto essa órbita muda a cada volta, e as medições desse estudo correspondem exatamente à teoria. Este efeito, chamado Precessão de Schwarzchild, já havia sido observado na órbita que o planeta Mercúrio faz ao redor do Sol, mas nunca tinha sido medido antes em uma estrela em órbita de um buraco negro supermassivo. Por isso, o novo resultado é um marco para a astrofísica.

Além disso, esta descoberta fortalece a evidência de que o Sagittarius A* - que, em termos observacionais, é apenas uma misteriosa fonte de emissão de rádio - é de fato um buraco negro supermassivo com 4 milhões de massas solares, de acordo com Genzel. A nova pesquisa foi apresentada em um artigo que será publicado na revista Astronomy & Astrophysics.

Para Guy Perrin e Karine Perrault, cientistas líderes do projeto na França, há outras implicações importantes com este resultado. “Uma vez que as medições da S2 seguem tão bem a Relatividade Geral, podemos colocar limites rigorosos na quantidade de matéria invisível — tal como matéria escura distribuída ou buracos negros menores — que circunda Sagittarius A*. Isto é importante para percebermos a formação e evolução dos buracos negros supermassivos” disseram.

Este é apenas o começo. Com o Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, previsto para ser inaugurado em 2021, a equipe acredita que poderá observar estrelas de brilho muito mais fraco em órbitas ainda mais próximas do buraco negro supermassivo. Se este for o caso, a Teoria da Relatividade Geral poderá ser confirmada uma vez mais, porém a um nível completamente diferente.

Fonte: ESO

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