Teoria da relatividade de Einstein foi comprovada novamente em buraco negro no centro da Via Láctea

Pela primeira vez, a teoria da relatividade geral de Einstein foi confirmada no ambiente mais extremo da galáxia: o campo gravitacional criado por Sagitário A*, o buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia.

Trazendo 26 anos de observações para um incrível clímax, uma estrela chamada S2 em órbita ao redor do buraco negro fez sua passagem mais próxima - e se comportou exatamente como a relatividade previa.

É um resultado científico impressionante, obtido por meio de tecnologia incrível, matemática cuidadosa e observação diligente.

"Esta é a segunda vez que observamos a passagem próxima de S2 em torno do buraco negro em nosso centro galáctico. Mas desta vez, devido à instrumentação muito melhorada, pudemos observar a estrela com uma resolução sem precedentes", disse o astrofísico Reinhard Genzel. do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE).

"Temos nos preparado intensamente para este evento ao longo de vários anos, pois queríamos aproveitar ao máximo esta oportunidade única de observar os efeitos relativísticos gerais."

Existem três destas estrelas S (não confundir com estrelas tipo S) em órbita próxima de Sgr A*, que tem uma massa aproximadamente equivalente a 4 milhões de Sóis. S2 (ou S0-2), em sua órbita elíptica, é uma das duas estrelas que mais se aproxima do buraco negro no pericentro.

Ele vem a apenas 17 horas-luz do centro da galáxia, cerca de quatro vezes a distância entre o Sol e Netuno.

Isso parece um longo caminho para nós, mas quando você está lidando com algo que tem a atração gravitacional de um buraco negro supermassivo, é bem difícil de fechar.

O efeito do Sgr A* é tão forte que acelera a estrela até cerca de 25 milhões de quilômetros por hora (15,5 milhões de mph) - quase 3% da velocidade da luz.

Quando S2 está tão perto, de acordo com a relatividade, o efeito gravitacional do buraco negro deve esticar a luz da estrela em comprimentos de onda maiores, em direção à extremidade vermelha do espectro eletromagnético. Este é um fenômeno bem conhecido chamado redshifting gravitacional.

Observá-lo em torno de Sgr A* não é tarefa fácil, no entanto. Para começar, são 26.000 anos-luz de distância. Além disso, a região é envolta em uma espessa nuvem de poeira, o que torna as observações de luz visível impossíveis.

A equipe de pesquisa usou vários instrumentos no Very Large Telescope do European Southern Observatory para observar o pericentro da estrela. O SINFONI, o GRAVITY e o NACO possuem sensores de infravermelho e infravermelho próximo, que podem penetrar no pó para captar fontes de infravermelho.

Usando esses instrumentos, a equipe de pesquisa mediu a velocidade e mapeou a órbita de S2 ao girar em torno de Sgr A *.

E eles obtiveram o resultado esperado. As novas medições revelam muito claramente o desvio para o vermelho, a primeira detecção direta a ser feita perto de um buraco negro supermassivo, provando, mais uma vez, a teoria da relatividade geral de Einstein.

"Nossas primeiras observações do S2 com o GRAVITY, há cerca de dois anos, já mostraram que teríamos o laboratório ideal para buracos negros", disse o astrofísico Frank Eisenhauer do MPE e principal pesquisador do GRAVITY e do espectrógrafo SINFONI.

"Durante a passagem próxima, poderíamos até mesmo detectar o brilho fraco em torno do buraco negro na maioria das imagens, o que nos permitiu seguir precisamente a estrela em sua órbita, levando à detecção do redshift gravitacional no espectro de S2. "

É o mais recente de uma longa e impressionante linha de testes que comprovaram a relatividade várias vezes.

Recentemente, um sistema estelar de três corpos, uma galáxia inteira dobrando o espaço e a descoberta de ondas gravitacionais demonstraram a física maravilhosamente alinhada com a teoria de 100 anos de Einstein.

Então, por que os cientistas continuam testando? Porque se houver circunstâncias nas quais se rompa, isso marcará uma mudança profunda na maneira como entendemos o Universo, resultando na necessidade de uma nova forma de física.

E se a relatividade for quebrada, é mais provável que isso aconteça apenas sob condições absolutamente extremas.

"Aqui no Sistema Solar só podemos testar as leis da física agora e sob certas circunstâncias", disseram os astrofísicos Françoise Delplancke, do ESO.

"Portanto, é muito importante na astronomia verificar também se essas leis ainda são válidas, onde os campos gravitacionais são muito mais fortes".

E a relatividade continua firme e forte.

A pesquisa da equipe foi publicada na revista Astronomy & Astrophysics.