No centro de nossa galáxia, a aproximadamente 26.000 anos-luz da Terra, está o Buraco Negro Supermassivo (SMBH), conhecido como Sagitário A * . A poderosa gravidade desse objeto e o denso aglomerado de estrelas ao redor dele fornecem aos astrônomos um ambiente único para testar a física nas condições mais extremas. Em particular, oferece a eles a chance de testar a Teoria da Relatividade Geral (GR) de Einstein .
Por exemplo, nos últimos trinta anos, os astrônomos observaram uma estrela nas proximidades de Sagitário A * (S2) para ver se sua órbita está em conformidade com o previsto pela Relatividade Geral. Observações recentes feitas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO concluíram uma campanha de observação que confirmou que a órbita da estrela é em forma de roseta , mais uma vez provando que a teoria de Einstein estava certa!
O estudo que descreve as descobertas da equipe internacional apareceu recentemente na revista Astronomy & Astrophysics . A equipe responsável foi composta por membros da GRAVITY Collaboration, que inclui pesquisadores do Observatório Europeu do Sul (ESO), Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), Instituto Max Planck de Astronomia (MPA), CERN e vários institutos e universidades.
Para resumir, a Relatividade Geral afirma que a curvatura do espaço-tempo é alterada na presença de um objeto maciço. Quando Einstein formalizou essa teoria em 1915, explicou várias coisas, das quais a menos importante era a estranha órbita de Mercúrio. No início do século 20, os astrônomos haviam notado que o periélio de Mercúrio estava sujeito à precessão - ou seja, girava ao longo do tempo.
A maioria das estrelas e planetas tem órbitas elípticas, o que significa que a distância do objeto em que estão orbitando muda. Mas no caso da precessão, o ponto mais próximo em sua órbita (periélio) gira em torno do próprio objeto. Isso é conhecido como uma precessão de Schwarzschild que (quando visualizada) parece uma roseta em vez de uma elipse, com cada órbita individual parecendo uma pétala da flor.
Como Reinhard Genzel, diretor do MPE e arquiteto do programa de quase 30 anos que levou a esse resultado, explicou em um recente comunicado de imprensa do ESO :
“ A Relatividade Geral de Einstein prevê que as órbitas vinculadas de um objeto em torno de outro não estão fechadas, como na Gravidade Newtoniana, mas avançam no plano do movimento. Esse famoso efeito - visto pela primeira vez na órbita do planeta Mercúrio ao redor do Sol - foi a primeira evidência a favor da Relatividade Geral. Cem anos depois, agora detectamos o mesmo efeito no movimento de uma estrela que orbita a fonte compacta de rádio Sagitário A * no centro da Via Láctea. Essa descoberta observacional reforça a evidência de que Sagitário A * deve ser um buraco negro supermassivo de 4 milhões de vezes a massa do Sol. ”
A impressão deste artista mostra o caminho da estrela S2, que passa muito perto do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Crédito: ESO / M. Kornmesser
No caso do S2, sua órbita o leva a uma distância inferior a 20 bilhões de km (12,4 bilhões de milhas), ou cento e vinte vezes a distância entre o Sol e a Terra - tornando-a uma das estrelas mais próximas já encontradas em órbita. em torno de Sagitário A *. Na sua aproximação mais próxima, o S2 está percorrendo o espaço a quase 3% da velocidade da luz , completando uma órbita a cada 16 anos. Essa longa órbita é a razão pela qual foi necessário monitorar a estrela por quase trinta anos.
Ao fazer isso, a GRAVITY Collaboration pôde ver uma precessão de Schwarzschild em torno de uma SMBH pela primeira vez. Disse Stefan Gillessen, pesquisador do MPE que liderou a análise das medições da equipe: "Depois de seguir a estrela em sua órbita por mais de duas décadas e meia, nossas medições requintadas detectam com robustez a precessão de Schwarzschild da S2 em seu caminho em torno de Sagitário A *."
Esses resultados confirmam a Relatividade Geral, que prevê com precisão o quanto a órbita de S2 deve mudar ao longo do tempo. O estudo com o VLT também é um benefício para os astrônomos, pois permite que eles aprendam mais sobre o que está ocorrendo nas proximidades de Sagitário A *, que poderia lançar luz sobre a evolução de nossa galáxia e outros mistérios cosmológicos. Disse Guy Perrin e Karine Perraut, os principais cientistas franceses do projeto:
“ Como as medições de S2 seguem muito bem a Relatividade Geral, podemos estabelecer limites rigorosos sobre a quantidade de material invisível, como matéria escura distribuída ou possíveis buracos negros menores, presente em torno de Sagitário A *. Isso é de grande interesse para entender a formação e evolução de buracos negros supermassivos . ”
Essas descobertas são o resultado de 27 anos de observações do S2 que (na maior parte do tempo) dependiam de uma frota de instrumentos no VLT do ESO. Isso incluiu o GRAVITY , o espectrógrafo para observações de campo integral no infravermelho próximo (SINFONI) e o sistema óptico adaptativo Nasmyth (NAOS) - gerador de imagens e espectrógrafo infravermelho próximo (NACO), que juntos realizaram mais de 330 medições da posição e velocidade da estrela .
O GRAVITY Collaboration recebeu o nome do instrumento que eles desenvolveram para o interferômetro VLT, que combina a luz dos quatro telescópios VLT de 8 m (26,25 pés) em um superescópio com uma resolução equivalente à de 130 m (426,5 pés). ) telescópio. Essa mesma equipe foi responsável pelo estudo de 2018 que confirmou a Relatividade Geral, mostrando como a luz do S2 era esticada para comprimentos de onda maiores ao passar perto de Sagitário A *.
Olhando para o futuro, a equipe acredita que será capaz de ver estrelas muito mais fracas orbitando Sagitário A * usando o Telescópio Extremamente Grande (ELT). Andreas Eckart, pesquisador da Universidade de Colônia e um dos principais cientistas do projeto, acredita que eles serão capazes de medir a rotação e a massa do Sagitário A *, caracterizando-o e definindo a natureza do espaço-tempo ao seu redor.
"Se tivermos sorte, poderemos capturar estrelas próximas o suficiente para que realmente sintam a rotação, a rotação, do buraco negro", disse ele . "Isso seria novamente um nível completamente diferente de testar a relatividade".
Nenhum comentário:
Postar um comentário