Estrela no centro da nossa galáxia corrobora mais uma vez a Teoria da Relatividade Geral
Em um estudo publicado no periódico Astronomy & Astrophysics (1), um time internacional de pesquisadores liderados pelo Físico Reinhard Genzel, diretor do Instituto Max Plank para Física Extraterrestre em Garching, Alemanha, revelou pela primeira vez que uma estrela orbitando o teorizado supermassivo buraco negro no centro da Via Láctea se movimenta como previsto pela Teoria da Relatividade Geral, desenvolvida pelo Físico Alemão Albert Einstein no início do século XX. A órbita da estrela mostrou possuir a forma de uma roseta, e não e uma elipse como previsto pela Teoria da Gravidade de Isaac Newton, ou seja, foge da Física Clássica/Newtoniana. O achado foi alcançado após quase 30 anos de observações feitas com o Telescópio Muito Grande (VLT) da ESO (Observatório Europeu do Sul).
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A Teoria da Relatividade Geral tem passado por todos os testes experimentais desde sua publicação em 1915, seja via experimentos na superfície e na órbita da Terra seja via observações astronômicas (2). Experimentos laboratoriais e no Sistema Solar de alta-precisão, e observações de pulsares não muito massivos em sistemas binários foram capazes de confirmar a Relatividade Geral em regimes de baixa-curvatura. Ondas gravitacionais de candidatos a buracos negros com várias massas estelares observadas via LIGO (3) foram capazes de testar o limite de forte-curvatura da teoria.
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Nesse último caso, uma mais notáveis consequências da Relatividade Geral é a predição de buracos nengros, ou seja, soluções no espaço-tempo com uma singularidade central rotativa ou não-rotativa coberta por uma barreira de comunicação, chamada de horizonte de eventos. Seguindo a descoberta dos quasares (regiões no espaço de muita massa e muito compactas que emitem enorme quantidade de energia eletromagnética), cada vez mais evidências se acumulam apontando que a maioria das galáxias mais massivas possuem uma massa compacta na forma de um supermassivo buraco negro, previsto pela Relatividade Geral. Efeitos relativísticos de desvio para o vermelho (redshift) oriundos da movimentação de gás e de estrelas próximos desses corpos corroboram a predição teórica.
O candidato a supermassivo buraco negro em um centro galático ativo mais próximo de nós se encontra na nossa própria galáxia. No centro da Via Láctea existe uma fonte muito compacta e de intensa emissão variável de raio-X, infravermelho e rádio, chamada de Sgr A*, a qual é cercada por um conjunto muito denso de estrelas jovens e antigas. Observações de rádio e no infravermelho têm fornecido informações detalhadas sobre a distribuição, cinemática e propriedades físicas desse conjunto estelar e dos gases quente, morno e frio entre as estrelas constituintes. É estimado que o Sgr A* - localizado a cerca de 26 mil anos-luz da nossa estrela - possui uma massa compacta representando 4,25 milhões de vezes a massa do Sol.
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No novo estudo, os pesquisadores investigaram uma das estrelas orbitando o Sgr A*, conhecida como S2, cujo menor raio de órbita é inferior a 20 bilhões de quilômetros, o que torna esse corpo estelar o mais próximo do supermassivo buraco negro teorizado já encontrado. Na sua órbita mais próxima, a S2 experimenta uma velocidade de quase 3% aquela da velocidade da luz, em torno de 7700 km/s, ao longo de duas décadas e meia. Estudos prévios analisando essa estrela já tinham detectado - com alta confiança estatística - dois efeitos relativísticos associados a esse intervalo de órbita: redshift gravitacional (efeito previsto pela Relatividade Geral) e efeito Doppler transverso da Relatividade Restrita.
Agora, os pesquisadores confirmaram mais um efeito previsto pela Relatividade Geral: precessão prógrada no plano do seu ângulo de pericentro, chamada de 'precessão de Schwarzschild'. A Relatividade Geral prevê que órbitas muito próximas entre um objeto muito massivo ao redor de outro não são fechadas, como descreve a Gravidade Newtoniana, e, sim, formam um movimento de precessão (giratório no eixo de rotação) na direção do plano de movimentação. Esse famoso efeito foi primeiro observado na órbita de Mercúrio ao redor do Sol, o qual não se encaixava com a teoria Newtoniana, mas corroborava a teoria relativística da gravidade.
A maioria dos planetas e estrelas possuem uma órbita não-circular e, portanto, se movem para mais próximo e depois para mais longe do objeto ao redor do qual estão se movimentando (translação). Os resultados do novo estudo mostraram que a órbita da S2 realiza uma precessão, significando que a localização do seu mais próximo ponto ao redor do Srg A* muda a cada volta, de modo que a próxima órbita é rotacionada em relação à órbita prévia, criando a forma de uma roseta, como mostrado na imagem acima. A Teoria da Relatividade Geral fornece uma precisa predição do quão essa órbita muda e as medidas realizadas no novo estudo se encaixam muito bem com os cálculos teóricos.
Considerando um fator de precessão de Schwarzschild (fSP) de 0 para a Gravidade Newtoniana e de 1 para a Relatividade Geral - extremos do intervalo 0-1 -, os pesquisadores encontraram um valor de 1,10 ± 0.19 para a órbita da S2 após uma robusta análise dos dados astronômicos coletados.
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Além de mais uma vez corroborar a Relatividade Geral, o estudo também fornece mais uma forte evidência de que a fonte Srg A* é, de fato, um supermassivo buraco negro.
(1) Publicação do estudo: A&A
> É válido lembrar que para escalas a nível cosmológico - como o comportamento gravitacional de conjuntos de galáxias - a Relatividade Geral provavelmente não é a ideal como modelo teórico. Para mais informações, acesse: Supercomputador dá suporte à Teoria Camaleão
Estrela no centro da nossa galáxia corrobora mais uma vez a Teoria da Relatividade Geral
Reviewed by Saber Atualizado
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abril 17, 2020
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