Órbita de Estrela em Torno de Sagitário A* Comprova Teoria de Einstein

Observações feitas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO revelaram pela primeira vez que uma estrela que orbita o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea se move exatamente como previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein. Sua órbita tem a forma de uma roseta e não de uma elipse, como previsto pela teoria da gravidade de Newton. Esse efeito, conhecido como precessão de Schwarzschild, nunca fora medido para uma estrela em torno de um buraco negro supermassivo. Esta concepção artística ilustra a precessão da órbita da estrela, com o efeito exagerado para facilitar a visualização. Crédito: ESO / L. Calçada

Observações feitas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO revelaram pela primeira vez que uma estrela que orbita o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea se move exatamente como previsto pela teoria geral da relatividade de Einstein. Sua órbita tem a forma de uma roseta e não de uma elipse, como previsto pela teoria da gravidade de Newton. Esse resultado tão procurado foi possível graças a medições cada vez mais precisas ao longo de quase 30 anos, que permitiram aos cientistas desvendar os mistérios do gigante espreitando no coração de nossa galáxia.
"A Relatividade Geral de Einstein prevê que as órbitas ligadas 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 o 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. Este avanço observacional reforça a evidência de que Sagitário A* deve ser um buraco negro supermassivo 4 milhões de vezes a massa do Sol", diz Reinhard Genzel, diretor do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) em Garching, Alemanha, e arquiteto do programa de 30 anos que levou a esse resultado.
Localizado a 26.000 anos-luz do Sol, Sagitário A* e o denso aglomerado de estrelas ao redor dele fornecem um laboratório único para testar a física em um regime de gravidade ainda inexplorado e extremo. Uma dessas estrelas, S2, orbita o buraco negro supermassivo a uma distância de menos de 20 bilhões de quilômetros (cento e vinte vezes a distância entre o Sol e a Terra), tornando-a uma das estrelas mais próximas já encontradas em órbita ao redor do gigante maciço. Na sua maior aproximação do buraco negro, a S2 percorre o espaço a quase três por cento da velocidade da luz, completando uma órbita a cada 16 anos. "Depois de seguir a estrela em sua órbita por mais de duas décadas e meia, nossas medições requintadas detectaram com robustez a precessão de Schwarzschild da S2 em seu caminho em torno de Sagitário A*", diz Stefan Gillessen, do MPE, que liderou a análise das medições publicada hoje em a revista Astronomy & Astrophysics.

Esquerda: Os pontos de dados para a órbita de S2 em torno de Sgr A * (cruz preta em (0,0)) foram coletados por diferentes instrumentos com o VLT por mais de 27 anos. Embora a órbita estelar pareça quase fechada nesta imagem, a pequena precessão de Schwarzschild é significativamente detectada e corresponde às previsões teóricas da relatividade geral. Este efeito é muito exagerado na representação artística acima. A figura à direita mostra que as posições da estrela (pontos turquesa) concordam com as previsões teóricas da relatividade geral (linha vermelha) dentro da imprecisão da medição. A previsão newtoniana (linha tracejada azul) é claramente excluída. Crédito: © MPE

A maioria das estrelas e planetas tem uma órbita não circular e, portanto, se aproximam e se afastam do objeto em que estão girando. A órbita de S2 recua, o que significa que a localização do ponto mais próximo do buraco negro supermassivo muda a cada órbita, de modo que a próxima seja girada em relação à anterior, criando uma forma de roseta. A Relatividade Geral fornece uma previsão precisa de quanto sua órbita muda e as medidas mais recentes desta pesquisa correspondem exatamente à teoria. Esse efeito, conhecido como precessão de Schwarzschild, nunca fora medido para uma estrela em torno de um buraco negro supermassivo.
O estudo com o VLT do ESO também ajuda os cientistas a aprender mais sobre a vizinhança do buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia. "Como as medições de S2 seguem muito bem a Relatividade Geral, podemos estabelecer limites rigorosos sobre a quantidade de material invisível, como a distribuição de matéria escura ou possíveis buracos negros menores, presente em torno de Sagitário A*. Isso é de grande interesse para entender a formação e evolução dos buracos negros supermassivos", dizem Guy Perrin e Karine Perraut, os principais cientistas franceses do projeto.
Esse estudo é o resultado de 27 anos de observações da estrela S2 usando, durante a maior parte deste tempo, uma frota de instrumentos no VLT do ESO, localizado no deserto de Atacama, no Chile. O número de pontos de dados que marcam a posição e a velocidade da estrela atesta o rigor e a precisão da nova pesquisa: a equipe fez mais de 330 medições no total, usando os instrumentos GRAVITY, SINFONI e NACO. Como o S2 leva anos para orbitar o buraco negro supermassivo, foi crucial seguir a estrela por quase três décadas, para desvendar os meandros de seu movimento orbital.

Fonte: PHYS.ORG