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ESTRELA ORBITANDO BURACO NEGRO PROVA TEORIA DE EINSTEIN

Uma única estrela chamada S2 circulando em torno do buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia, demonstrou uma previsão de relatividade geral no ambiente mais extremo em que podemos testá-la. Reunindo décadas de observações, os astrônomos mostraram que a órbita de S2 não é uma elipse de posição fixa, mas a órbita muda como uma “dança” – um fenômeno conhecido como precessão de Schwarzschild -, ilustrada no vídeo abaixo.

ESTRELA ORBITANDO BURACO NEGRO PROVA TEORIA DE EINSTEIN


Esta é a primeira vez que a precessão de Schwarzschild foi detectada em torno de um buraco negro supermassivo, demonstrando que ela é verdadeira mesmo quando observamos as órbitas das estrelas nos ambientes mais gravitacionalmente extremos. Além disso, as equações gerais da relatividade podem ser usadas para prever com precisão as alterações orbitais – e esses cálculos corresponderam precisamente às observações de S2.

“A relatividade geral de Einstein prevê que as órbitas atadas de um objeto em torno de outro não estão fechadas, como mostra a gravidade newtoniana, mas precessam adiante no plano do movimento”, explicou o astrofísico Reinhard Genzel, do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), na Alemanha. “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 Sagitário A* no centro da Via Láctea”, ressaltou.

S2 gira em torno de Sagitário A* em uma órbita elíptica longa a cada 16 anos. Na sua aproximação mais próxima, fica a 17 horas-luz do buraco negro, ou pouco mais de quatro vezes a distância do Sol a Netuno. Isso pode parecer distante, mas quando você está lidando com algo tão massivo quanto um buraco negro, é incrivelmente próximo, e o chute gravitacional do buraco negro acelera a estrela até quase 3% da velocidade da luz. É uma das estrelas em órbita mais próxima do centro galáctico.

Os astrônomos observam atentamente a estrela desde os anos 90. Em 2018, a GRAVITY Collaboration anunciou que a maneira como a luz do S2 se estendia quando se aproximava de Sagitário A* era a confirmação de um efeito previsto pela relatividade geral em um de seus testes mais extremos até agora. No ano seguinte, uma segunda equipe confirmou esses resultados com seu próprio trabalho, escrito usando um conjunto independente de observações.

Agora, a GRAVITY Collaboration usou mais de 330 medições de observações desde 1992 até o final de 2019 para ver se a precessão observada corresponde às previsões feitas pela relatividade geral.

“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*”, disse o astrofísico Stefan Gillessen, do MPE.

Mas isso não é tudo. Para calcular a precessão de S2, é necessária uma massa precisa para Sagitário A*. Até agora, as evidências apontam para uma massa de cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol. Para se ajustar à órbita observada, as equações da relatividade também exigiram uma massa de cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol.

Esta é mais uma confirmação da massa de Sagitário A*. E também permite que os astrônomos estudem o espaço ao redor da órbita também. Por exemplo, se outro objeto maciço, como um buraco negro de massa intermediária, estivesse por perto, isso influenciaria a órbita. Não encontrar essas influências orbitais significa que podemos restringir o que está no centro galáctico.

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