Uma única estrela, girando em torno do enorme buraco negro no centro da Via Láctea, forneceu aos astrônomos uma nova prova de que Albert Einstein estava certo sobre a gravidade.
Há mais de 100 anos, a teoria geral da relatividade de Einstein revelou que a gravidade é o resultado da matéria que curva o tecido do espaço-tempo. Agora, em um artigo publicado em 26 de julho na Astronomy & Astrophysics, uma equipe de pesquisadores relata a observação de uma característica da relatividade geral conhecida como "redshift" gravitacional. A medição é a primeira vez que a relatividade geral foi confirmada na região perto de um buraco negro supermassivo.
redshift:deslocamento de linhas espectrais em direção a comprimentos de onda maiores (a extremidade vermelha do espectro) na radiação de galáxias distantes e objetos celestes. Isso é interpretado como um desvio Doppler.
À medida que a luz escapa de uma região com um forte campo gravitacional, suas ondas são esticadas, tornando a luz mais vermelha, em um processo conhecido como redshift gravitacional. Os cientistas, uma equipe conhecida como a colaboração GRAVITY, usaram o Very Large Telescope, localizado no deserto de Atacama, no Chile, para demonstrar que a luz da estrela foi deslocada para o vermelho apenas pela quantidade prevista pela relatividade geral.
Os cientistas observaram redshift gravitacional antes. Na verdade, os satélites de GPS não funcionariam corretamente se o desvio para o vermelho gravitacional não fosse levado em consideração. Mas tais efeitos nunca foram vistos nas proximidades de um buraco negro. “Isso é completamente novo, e acho que é isso que torna emocionante - fazer esses mesmos experimentos não na Terra ou no sistema solar, mas perto de um buraco negro”, diz o físico Clifford Will da Universidade da Flórida em Gainesville, que não estava envolvido com o novo estudo.
No coração da Via Láctea, esconde-se um enorme buraco negro supermassivo, com uma massa de cerca de 4 milhões de vezes a do Sol. Muitas estrelas giram em torno deste buraco negro. Os pesquisadores se concentraram em uma estrela, conhecida como S2, que completa uma órbita elíptica ao redor do buraco negro a cada 16 anos.
Em maio de 2018, a estrela fez sua aproximação mais próxima do buraco negro, atingindo 3% da velocidade da luz - extremamente rápida para uma estrela. Nesse ponto, a estrela estava a apenas 20 bilhões de quilômetros do buraco negro. Isso pode parecer distante, mas é apenas quatro vezes a distância entre o Sol e Netuno.
Medir os efeitos da relatividade geral na vizinhança do buraco negro é um desafio, porque a região está repleta de estrelas, diz o astrofísico Tuan Do, da UCLA, que estuda o S2, mas não esteve envolvido neste trabalho. Se tentar observar essa região com um telescópio comum, "você verá esse grande borrão".
Para obter medições precisas e identificar estrelas individuais na multidão, os cientistas usaram uma técnica chamada óptica adaptativa, que pode neutralizar as distorções causadas pela atmosfera da Terra e combinou informações de quatro telescópios na Matriz do Very Large Telescope. "Você pode juntar a luz desses quatro telescópios e, assim, gerar um super telescópio ... e isso faz o truque", diz o co-autor do estudo Reinhard Genzel, astrofísico do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre em Garching, Alemanha. Genzel e seus colegas vêm observando essa estrela há décadas, desde antes de sua passada anterior pelo buraco negro há 16 anos.
Em trabalhos futuros, os cientistas esperam testar outros aspectos da relatividade geral, incluindo a previsão da teoria de que a órbita de S2 deve girar ao longo do tempo. Uma rotação semelhante foi vista anteriormente na órbita de Mercúrio ao redor do Sol, o que intrigou os astrônomos até que a teoria de Einstein explicou o efeito .
Os pesquisadores do GRAVITY podem encontrar outras estrelas que orbitam ainda mais perto do buraco negro, permitindo-lhes entender melhor o buraco negro e examinar mais detalhadamente a relatividade geral. Se isso acontecer, Will diz, "eles realmente começarão a explorar esse buraco negro de perto e de maneira pessoal, e será um novo conjunto muito legal de testes da teoria de Einstein".
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