Teoria da Relatividade Geral passa em mais um rigoroso teste
Mais um robusto teste da Teoria da Relatividade Geral - desenvolvida há mais de 100 anos pelo Físico Albert Einstein - reforçou a validade dessa teoria. Com dados do Telescópio Event Horizon, um estudo publicado no periódico Physical Review Letters (1) encontrou que a Relatividade Geral prevê os limites da sombra do buraco negro M87 com extrema acuracidade em relação a outros modelos alternativos, mesmo com um teste 500 vezes mais rigoroso do que testes prévios.
Um Buraco Negro é um lugar do espaço onde a gravidade é tão forte que mesmo a luz não pode escapar dali (I). Consequência natural da Teoria da Relatividade Geral (II), um buraco negro é formado quando um colapso gravitacional ocorre, geralmente em estrelas muito massivas que estão em processo de "morte" (supernovas). Depois da explosão da estrela, onde grande parte do seu material é ejetado para o espaço, se a massa remanescente for, no mínimo, 3-4 vezes a massa do Sol, sua pressão interna não resiste à sua própria gravidade, esmagando toda a massa em uma região ínfima quando levado em conta a enorme massa original. Isso cria uma singularidade (no caso de buracos negros estáticos e esféricos) e um horizonte de eventos cercando-a. A absurda massa total de um buraco negro fica confinada em um espaço tão pequeno que as distorções no espaço-tempo são colossais, criando efeitos gravitacionais bastante intensos, especialmente em seu centro.
(I) Leitura recomendada: O que é a Teoria da Relatividade Geral e Específica?
(II) Leitura complementar: O que são os Buracos Negros?
Através de uma rede internacional de telescópios EHT (Event Horizon Telescope), astrônomos conseguiram, pela primeira vez, a imagem real de um buraco negro, no caso, de um supermassivo buraco negro localizado no centro da galáxia M87, distante cerca de 55 milhões de anos-luz de nós. O feito foi reportado ano passado (!), representou um dos maiores avanços científicos de 2019, e validou novamente as previsões da Relatividade Geral. Com uma massa superior a 6 bilhões de vezes aquela do Sol, o M87* impõe profundas distorções do espaço-tempo, representando um grande teste para a teoria de Einstein. Na sequência de imagens abaixo, uma série de imagens construídas através de dados observacionais do EHT e de modelos matemáticos, mostrando a evolução do buraco negro M87* de 2009 até 2017 (2).
No novo estudo, pesquisadores da Universidade do Arizona, EUA, utilizaram a imagem do M87* para analisarem em maiores detalhes o quão acurado a forma desse buraco negro é descrita pela Relatividade Geral. Na imagem inicial desta matéria, temos a simulação do M87* mostrando o movimento do plasma à medida que este espirala ao redor do buraco negro. O anel mais brilhante que pode ser visto em azul é a fronteira da chamada 'sombra do buraco negro'. Os resultados preliminares do estudo mostraram que o tamanho dessa sombra é consistente com o tamanho predito pela Relatividade Geral.
No próximo passo do estudo, os pesquisadores buscaram investigar se modificações da Teoria da Relatividade Geral também poderiam ser consistentes com o tamanho da sombra do buraco negro. Para isso eles vasculharam a literatura acadêmica em busca de teorias gravitacionais modificadas que haviam previamente entrado em concordância com fenômenos gravitacionais observados no Sistema Solar. Com as teorias em mãos, os pesquisadores simulares os tamanhos previstos para a sombra no M87* para cada uma delas, e compararam os resultados com a previsão da Relatividade Geral.
Os pesquisadores encontraram que a previsão feita pela Teoria de Einstein é muito mais acurada do que as teorias alternativas em um limite de teste espremido por um fator de 500. Ou seja, Einstein ainda continua imbatível.
O próximo passo, segundo os autores do estudo, é fazer observações similares àquela realizada pelo EHT no M87* no supermassivo buraco negro no centro da nossa galáxia, o Sagitário A+, com uma massa estimada 4 milhões vezes maior do que a do Sol - bem menor do que a massa do M87* mas com o objeto muito mais próximo do nosso planeta. O teste será ainda mais desafiador para Einstein, já que teremos com maior precisão os reais limites da sombra de um supermassivo buraco negro.
> Apesar do sucesso da Teoria da Relatividade Geral, matematicamente essa teoria entra em sério conflito com a Teoria Quântica, esta a qual é a que melhor explica o mundo das partículas subatômicas, como elétrons e prótons. Nesse sentido, testar a Relatividade Geral - na busca de falhas a serem exploradas - é importante porque uma teoria "universal" e completa precisa englobar tanto a gravidade quanto a mecânica quântica. A Relatividade Geral também deixa outras questões cosmológicas não respondidas, como a origem da Energia Escura, a expansão acelerada do Universo e o Paradoxo da Informação (informação é para sempre perdida quando atravessa o Horizonte de Eventos de um buraco negro?).
(1) Publicação do estudo: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.141104
(2) Referência adicional: Nature
> Para explicar a gravidade a escalas cosmológicas, uma Teoria potencialmente mais completa do que a Relatividade têm sido desenvolvida nos últimos anos e gerando resultados promissores. Para mais informações, acesse: Supercomputador dá suporte à Teoria Camaleão
Reviewed by Saber Atualizado
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outubro 01, 2020
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