Estrela que orbita buraco negro pode testar teoria de Einstein

Fonte: Portal Terra – Ciências

Imagem mostra estrelas na região central da nossa galáxia. Em destaque, a órbita das estrelas S0-2 (que provou a existência de um buraco negro na .... Foto: Andrea Ghez/UCLA/Divulgação

Imagem mostra estrelas na região central da nossa galáxia. Em destaque, a órbita das estrelas S0-2 (que provou a existência de um buraco negro na região) e a recém-descoberta S0-102, que vai ajudar a testar a Teoria da Relatividade Geral
Foto: Andrea Ghez/UCLA/Divulgação


Cientistas dos Estados Unidos, Canadá e Espanha anunciaram nesta quinta-feira a descoberta de uma estrela que orbita o buraco negro no centro da Via Láctea a uma distância recorde. Segundo os pesquisadores, o objeto demora “apenas” 11,5 anos para dar uma volta ao redor do buraco negro – para se ter ideia, é apenas a segunda estrela conhecida com uma órbita menor que 20 anos – a maioria leva mais de seis décadas. O estudo foi divulgado na revista especializada Science.

Os cientistas nomearam a nova estrela de S0-102. Antes dela, a estrela de menor órbita conhecida (16 anos) era a S0-2. Esses dois objetos podem ajudar agora os pesquisadores a testar uma das mais bem sucedidas teorias da ciência.

“O teste da Teoria Geral da Relatividade de (Albert) Einstein é o próximo objetivo”, afirma o artigo. Segundo os pesquisadores, as previsões do físico alemão passaram nos experimentos realizados no Sistema Solar, mas nunca foram testadas em um objeto de massa tão grande quanto um buraco negro supermassivo.

“O potencial gravitacional da região onde S0-102 e S0-2 estão é duas ordens de magnitude maior que os testes de gravidade anteriores, como os testes no Sistema Solar ou do pulsar binário de Hulse-Taylor”, diz ao Terra Andrea Ghez, cientista da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) e autora do estudo. Ela explica que dois experimentos podem ser realizados.

“Estes dois testes poderão ser feitos com as duas estrelas de curto período ao redor do buraco negro central: nós poderemos testar o desvio gravitacional para o vermelho impresso na luz emitida por uma estrela que está dentro da região do buraco negro. O desvio para o vermelho testa o princípio da equivalência de Einstein, segundo o qual, a massa gravitacional e inercial são iguais”, diz a pesquisadora.

O desvio gravitacional para o vermelho ocorre quando a luz, ao deixar um campo gravitacional forte, perde energia e, portanto comprimento de onda -, a onda, portanto, desvia para o vermelho, que tem menos energia (não se deve confundir com o efeito Doppler, que ocorre devido ao movimento). Já o princípio da equivalência diz que não conseguimos distinguir – sem um referencial – entre o efeito da gravidade e de um objeto em aceleração. Por exemplo, em um foguete sem janelas, não saberíamos dizer se estamos parados no chão ou acelerando a uma velocidade equivalente (cerca de 9,8 m/s²). Ou seja, não há distinção entre a massa gravitacional e a inercial (aquela do foguete).

“O redshift (desvio para o vermelho) gravitacional também é uma consequência direta deste princípio da equivalência. Como o campo gravitacional nas vizinhanças do buraco negro é muito intenso, as observações dos corpos presentes nessas regiões podem fornecer informações sobre o fenômeno em um regime que ainda não foi testado. Essa é a grande importância desse estudo”, explica Gustavo Rojas, professor da Universidade Federal de São Carlos (UFScar) e representante no Brasil do Observatório Europeu do Sul (ESO, na sigla em inglês).

No outro teste, os pesquisadores pretendem estudar o momento de maior aproximação dessas estrelas ao buraco negro (periapse), “o que leva a um desvio da órbita para uma elipse perfeita. Isso vai testar a forma quantitativa da teoria, isto é, as equações de Einstein.”

“Um dos primeiros testes bem sucedidos da Teoria da Relatividade Geral foi explicar a precessão do periélio (ponto de maior aproximação do Sol) de Mercúrio – a mudança da posição do periélio ao longo do tempo, que a mecânica newtoniana não conseguia prever com precisão. A precessão da periapse é mais acentuada quando há um objeto muito massivo envolvido, o que é o caso de um buraco negro. Novamente, as observações destas estrelas são importantes, pois fornecem informações desse fenômeno em um campo gravitacional muito intenso, constituindo um teste adicional da teoria em um regime gravitacional extremo”, explica Rojas, que não tem relação com o estudo.

Contudo, esses testes não devem ocorrer tão cedo. Segundo a pesquisadora, o primeiro deles deve acontecer somente em 2018, quando S0-2 chega ao ponto mais próximo do buraco negro. Para o outro, contudo, ainda não há tecnologia suficiente. “Nós teremos que aguardar a próxima geração de telescópios ópticos, como o Telescópio de Trinta Metros (previsto para ser concluído na próxima década), para conseguir a precisão necessária.”

Contudo, mesmo que demore alguns anos, os pesquisadores já se mostram excitados com a possibilidade. “Ambos vão explorar regiões ainda não testadas da Teoria Geral da Relatividade”, afirma Andrea.

Animação mostra órbita de algumas das estrelas ao redor do buraco negro no centro da Via Láctea ao longo dos anos

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