Teoria da relatividade é validada mais uma vez em observação de buraco negro

Por Patrícia Gnipper | 29 de Julho de 2019 às 14h00
ESA

Investigando o buraco negro supermassivo Sagittarius A*, que fica no centro da Via Láctea, astrônomos da Universidade da Califórnia validaram, mais uma vez, a Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein, que segue como a melhor descrição de como a gravidade funciona em todo o universo.

A teoria diz que a gravidade resulta de como a massa distorce o "tecido" do espaço-tempo – quanto maior a massa de um objeto, mais forte será sua atração gravitacional. As previsões de Einstein já foram testadas amplamente nos últimos 100 anos em campos gravitacionais mais fracos, como o da Terra e demais objetos do Sistema Solar, e as observações em objetos muito mais massivos, como os buracos negros, são importantes pois, em campos gravitacionais muito intensos, seria possível, de repente, descobrir violações da relatividade geral a ponto de se criar novas teorias para explicar mistérios cósmicos como a matéria escura e a energia escura, por exemplo.

Mas "Einsten está certo, ao menos por enquanto", conforme afirma Andrea Ghez, co-autora principal do estudo publicado na revista Science. Ela segue dizendo que "as observações são consistentes com a teoria da relatividade geral de Einstein; entretanto, sua teoria está definitivamente mostrando vulnerabilidades: não pode explicar completamente a gravidade dentro de um buraco negro, e em algum momento precisaremos ir além da teoria de Einstein para uma teoria mais abrangente da gravidade".

Para o estudo da vez, os cientistas monitoraram a estrela S0-2 em 2018, quando ela se aproximou de Sagittarius A* durante sua órbita de 16 anos. Ela chegou a 120 unidades astronômicas (AU) do buraco negro, viajando a 2,7% a velocidade da luz. Vale lembrar que uma AU é a distância média entre a Terra e o Sol, pouco menos de 150 milhões de quilômetros. O Sagittarius A* tem cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol e tem cerca de 23,6 milhões de quilômetros de diâmetro.

Imagem conceitual mostra a estrel S0-2 (azul e verde) se aproximando de Sagittarius A*, com o enorme campo gravitacional distorcendo o espaço-tempo (Imagem: Nicolle R Fuller / National Science Foundation)

Então, contando com os observatórios Keck, Gemini e Subaru, a equipe rastreou a órbita completa da S0-2 em 3D, combinando depois esses dados com medições feitas nos últimos 24 anos. Os pesquisadores analisaram o chamado redshift gravitacional, presente na teoria de Einstein, no qual a gravidade pode distorcer a luz — a luz "caindo" em direção a um campo gravitacional é deslocada para o extremo azul do espectro, enquanto a luz que escapa do campo gravitacional fica avermelhada (no chamado redshift).

"Estas medições sinalizam o início de uma era onde podemos finalmente testar a natureza da gravidade usando as órbitas de estrelas ao redor do buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia. Isso tem sido previsto há muito tempo teoricamente, mas é realmente emocionante que possamos finalmente observá-lo. Este é um marco no caminho para futuros testes mais poderosos da relatividade geral e outras teorias da gravidade", declarou outro principal autor do estudo, Tuan Do.

O estudo mostra, então, o redshift sofrido pela estrela S0-2 por conta da aproximação com a gravidade extrema do buraco negro supermassivo da Via Láctea, com os resultados sendo consistentes com a teoria de Einstein. "Foi surpreendente ver previsões da teoria da relatividade geral funcionarem mesmo que os buracos negros não fossem sequer conhecidos quando Einstein as criou", disse Do.

Outro alvo da equipe para continuar seu trabalho de investigar a relatividade geral em buracos negros é a estrela S0-102, que tem a menor órbita entre as mais de 3 mil estrelas que estão próximas ao Sagittarius A*, com uma órbita completa de apenas 11,5 anos.

Fonte: Space.com

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