Pela primeira vez, os pesquisadores assistiram uma corrida estelar passando pelo buraco negro supermassivo no coração da Via Láctea, verificando se seu movimento mostrava os efeitos da relatividade geral, como previsto por Albert Einstein.
As estrelas da Via Láctea orbitam um gigantesco buraco negro chamado Sagitário A *, que geralmente é quieto como visto da Terra, exceto por destruir objetos ocasionais que se aventuram muito perto. A massa do buraco negro é 4 milhões de vezes a do sol e exibe o campo gravitacional mais forte da nossa galáxia, tornando-o - e um pequeno grupo de estrelas orbitando em alta velocidade - um campo de prova perfeito para os efeitos extremos previstos pela teoria de Einstein. relatividade geral.
Há 26 anos, os pesquisadores observam o centro da Via Láctea usando instrumentos do Observatório Europeu do Sul (ESO). "O centro galáctico era o nosso laboratório para testar a gravidade", disse Odele Straub, astrofísico do Observatório de Paris e coautor do novo estudo, em entrevista coletiva no ESO em 26 de julho. [Teoria da relatividade de Einstein explicada (infográfico)]
Os astrônomos usaram novas observações infravermelhas dos instrumentos GRAVITY, SINFONI e NACO no Very Large Telescope do ESO no Chile para seguir uma estrela, conhecida como S2, que faz parte de um grupo de estrelas em movimento rápido que orbitam o buraco negro supermassivo, localizado 26.000 luz anos da Terra.
Em maio de 2018, esses astrônomos testemunharam a passagem do S2 muito perto deste buraco negro. Na época, o S2 estava se movendo extremamente rápido - 15,5 milhões de mph (25 milhões de km / h). Ao comparar medidas de posição e velocidade tomadas por GRAVITY e SINFONI e medidas anteriores de S2, a equipe descobriu que a luz distorcida da estrela era consistente com as previsões baseadas na descrição da relatividade geral de como a gravidade curva o espaço-tempo.
As medidas do S2 mostram claramente um efeito conhecido como desvio para o vermelho, disseram autoridades do ESO em comunicado.
"O desvio para o vermelho nos diz como a gravidade afeta os fótons à medida que viajam pelo universo", Andrea Mia Ghez, astrônoma e professora do Departamento de Física e Astronomia da Universidade da Califórnia, Los Angeles, que não participou da pesquisa., disse Space.com.
O campo gravitacional do buraco negro supermassivo esticou a luz deixando S2, e a mudança no comprimento de onda da luz de S2 se alinha com o que é previsto pela teoria de Einstein, de acordo com o comunicado.
As novas medidas e resultados não estão de acordo com o que seria previsto pela teoria newtoniana da gravidade mais simples, disseram os pesquisadores na entrevista coletiva. Frank Eisenhauer, cientista sênior do Instituto Max Plank de Física Extraterrestre e principal pesquisador do GRAVITY e do espectrógrafo SINFONI, mostrou um gráfico vívido destacando essa divergência na entrevista coletiva do ESO - lendo "Einstein 1: 0 Newton" - provocando aplausos do público.
Esta é a primeira vez que um desvio da teoria da gravidade newtoniana foi observado em uma estrela em torno de um buraco negro supermassivo, disseram os pesquisadores no comunicado, embora tenha sido a segunda vez que observaram S2 ao redor do buraco negro; eles acompanham o sistema há mais de duas décadas. A última vez que passou, há 16 anos, a resolução das medições não foi boa o suficiente para captar os efeitos da relatividade.
Como seres humanos na Terra, caímos, jogamos coisas e não flutuamos do planeta para o espaço; da perspectiva cotidiana, entendemos a gravidade muito bem. No entanto, das diferentes leis da física, "a gravidade é a menos testada, embora [seja] a que entendemos melhor da existência humana", disse Ghez. Esta nova pesquisa ajuda a solidificar nossa compreensão da gravidade em uma escala maior.
"Conseguir esta lei correta é super importante", disse Ghez. Mesmo que você não esteja certo ou trabalhe com uma compreensão incorreta da gravidade - mesmo em pequena escala - esses erros podem ter se acumulado em uma escala maior, acrescentou ela.
Este trabalho mostra como a gravidade atua perto de um buraco negro supermassivo, melhorando assim a compreensão dos cientistas sobre a força e seus efeitos, disseram os pesquisadores. "Aqui no sistema solar, só podemos testar as leis da física agora e sob certas circunstâncias", afirmou Françoise Delplancke, chefe do departamento de engenharia de sistemas do ESO e coautora do novo estudo. "Portanto, é muito importante na astronomia também verificar se essas leis ainda são válidas onde os campos gravitacionais são muito mais fortes".
Os astrônomos continuarão observando e estudando S2 e esperam mostrar em breve o efeito da relatividade geral em uma pequena rotação da órbita da estrela, à medida que ela se afasta do buraco negro supermassivo, disseram os pesquisadores.
Os resultados da nova pesquisa foram publicados online hoje (26 de julho) na revista Astronomy & Astrophysics.
