No centro da nossa galáxia, cerca de 26, 000 anos-luz da Terra, encontra-se o buraco negro supermassivo (SMBH) conhecido como Sagitário A *. Medindo 44 milhões de km de diâmetro, este objeto tem aproximadamente 4 milhões de vezes a massa do nosso Sol e exerce uma tremenda atração gravitacional. Uma vez que os astrônomos não podem detectar buracos negros diretamente, sua existência foi determinada em grande parte pelo efeito que tem sobre o pequeno grupo de estrelas que o orbitam.

A este respeito, os cientistas descobriram que observar Sagitário A * é uma forma eficaz de testar a física da gravidade. Por exemplo, no curso da observação dessas estrelas, uma equipe de astrônomos alemães e tchecos notou efeitos sutis causados ​​pela gravidade do buraco negro. Ao fazê-lo, eles foram capazes de mais uma vez confirmar algumas das previsões feitas pela famosa Teoria da Relatividade Geral de Einstein.

Seu estudo, intitulado "Investigando o Movimento Relativístico das Estrelas Perto do Buraco Negro Supermassivo no Centro Galáctico", foi publicado recentemente no Astrophysical Journal . Como é indicado no decorrer dele, a equipe aplicou novas técnicas de análise a observações existentes que foram feitas pelo Very Large Telescope (VLT) do European Southern Observatory (ESO) e outros telescópios ao longo dos últimos 20 anos.

A partir disso, eles mediram as órbitas das estrelas que orbitam Sagitário A * para testar as previsões feitas pela física newtoniana clássica (ou seja, gravitação universal), bem como previsões baseadas na relatividade geral. O que eles descobriram foi que uma das estrelas (S2) apresentou desvios em sua órbita que foram desafiados pela primeira, mas eram consistentes com o último.

Esta estrela, que tem 15 vezes a massa do nosso Sol, segue uma órbita elíptica em torno do SMBH, completando uma única órbita em cerca de 15,6 anos. No seu mais próximo, chega a 17 horas-luz do buraco negro, que é o equivalente a 120 vezes a distância entre o Sol e a Terra (120 UA). Essencialmente, a equipe de pesquisa notou que S2 tinha a órbita mais elíptica de qualquer estrela orbitando o buraco negro supermassivo.

Eles também notaram uma ligeira mudança em sua órbita - alguns por cento na forma e cerca de um sexto de grau na orientação. Isso só pode ser explicado como sendo devido aos efeitos relativísticos causados ​​pela gravidade intensa de Sagitário A *, que causam uma precessão em sua órbita. O que isso significa é, o loop elíptico da órbita de S2 gira em torno do SMBH ao longo do tempo, com seu ponto do periélio apontado em diferentes direções.

Interessantemente suficiente, isso é semelhante ao efeito que foi observado na órbita de Mercúrio - também conhecido como. a "precessão do periélio de Mercúrio" - durante o final do século XIX. Essa observação desafiou a mecânica newtoniana clássica e levou os cientistas a concluir que a teoria da gravidade de Newton estava incompleta. Foi também o que levou Einstein a desenvolver sua teoria da Relatividade Geral, que ofereceu uma explicação satisfatória para o problema.

Caso os resultados de seu estudo sejam confirmados, esta será a primeira vez que os efeitos da relatividade geral serão calculados com precisão usando as estrelas que orbitam um buraco negro supermassivo. Marzieh Parsa - uma estudante de doutorado na Universidade de Colônia, Alemanha e principal autor do artigo - ficou compreensivelmente animado com esses resultados. Como ela afirmou em uma declaração de imprensa do ESO:

"O centro galáctico é realmente o melhor laboratório para estudar o movimento das estrelas em um ambiente relativístico. Fiquei surpreso com o quão bem podíamos aplicar os métodos que desenvolvemos com estrelas simuladas aos dados de alta precisão para as estrelas de alta velocidade mais internas próximas a o buraco negro supermassivo. "

Este estudo foi possível graças à alta precisão dos instrumentos do VLT; em particular, a óptica adaptativa na câmera NACO e o espectrômetro de infravermelho próximo SINFONI. Esses instrumentos foram vitais para rastrear a aproximação da estrela e sua retirada do buraco negro, o que permitiu à equipe determinar com precisão a forma de sua órbita e, assim, determinar os efeitos relativísticos na estrela.

Além das informações mais precisas sobre a órbita de S2, a análise da equipe também forneceu estimativas novas e mais precisas da massa A * de Sagitário, bem como sua distância da Terra. Isso poderia abrir novos caminhos de pesquisa para este e outros buracos negros supermassivos, bem como experimentos adicionais que podem ajudar os cientistas a aprender mais sobre a física da gravidade.

Os resultados também forneceram uma prévia das medições e testes que ocorrerão no próximo ano. Em 2018, a estrela S2 estará se aproximando muito de Sagitário A *. Cientistas de todo o mundo usarão esta oportunidade para testar o instrumento GRAVITY, um instrumento de segunda geração que foi recentemente instalado no Very Large Telescope Interferometer (VLTI).

Desenvolvido por um consórcio internacional liderado pelo Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, este instrumento vem realizando observações do Centro Galáctico desde 2016. Em 2018, será usado para medir a órbita de S2 com uma precisão ainda maior, que se espera seja mais revelador. Neste momento, astrofísicos tentarão fazer medições adicionais dos efeitos relativísticos gerais do SMBH.

Além disso, eles também esperam detectar desvios adicionais na órbita da estrela que possam sugerir a existência de uma nova física! Com as ferramentas certas treinadas no lugar certo, e na hora certa, os cientistas podem descobrir que mesmo as teorias da gravidade de Einstein não estão totalmente completas. Mas enquanto isso, parece que o falecido e grande físico teórico estava certo novamente.