O resultado da análise de dados de 26 anos de observações astronômicas foi a confirmação oficial do previsto pela teoria geral da relatividade da peculiaridade do movimento de uma estrela no forte campo gravitacional de um buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Isso é relatado em um artigo na revista científica Astronomy & Astrophysics.
O objeto de pesquisa dos cientistas de todos esses anos tem sido a estrela S2, localizada próxima ao buraco negro supermassivo de Sagitário A *, localizado no centro galáctico da Via Láctea. O buraco negro tem uma massa quatro milhões de vezes a massa do Sol e está localizado a 26 mil anos-luz da Terra. A própria estrela S2, pertencente ao tipo espectral B, é uma das estrelas mais estudadas pertencentes ao aglomerado S - um grupo de estrelas de movimento rápido descoberto em 2002.
“Esta é apenas a segunda abordagem entre S2 e um buraco negro que pudemos rastrear. Por outro lado, a precisão do instrumento melhorou significativamente nos últimos dez anos, permitindo que essa reunião fosse rastreada em resolução ultra-alta. Estamos nos preparando cuidadosamente para este evento há vários anos, porque nos permite testar na prática a peculiaridade dos efeitos relativísticos”, disse Reinhard Gentzel, do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre em Garching (Alemanha).
O buraco negro é cercado por várias dezenas de estrelas e várias grandes nuvens de gás, que periodicamente se aproximam a uma distância perigosa. De acordo com a teoria geral da relatividade de Einstein, esses encontros e os efeitos relativísticos associados a eles terão um efeito especial na órbita da estrela, deslocando seu pericentro. E os cientistas foram capazes de confirmar isso na prática.
Em 2003, a estrela se aproximou do buraco negro a uma distância perigosa, o que pela primeira vez permitiu aos astrofísicos rastrear se sua trajetória mudou sob a influência da atração do buraco negro. A próxima reaproximação da estrela com Sagitário A * ocorreu apenas em maio deste ano, para a qual os cientistas vêm se preparando há muito tempo e com cuidado. O evento foi seguido por vários dos maiores telescópios do mundo.
Hubble, VLT e outros grandes observatórios da Terra começaram a conduzir observações quase constantes de S2 desde abril deste ano, usando instrumentos SINFONI, GRAVITY e NACO operando nas faixas de infravermelho e infravermelho próximo do espectro.
Críticos foram os dados coletados em maio de 2018, quando a estrela se aproximou do buraco negro a menos de 20 bilhões de quilômetros de distância. O efeito da interação entre o buraco negro e a estrela foi tão forte que o buraco negro acelerou a velocidade desta para 25 milhões de quilômetros por hora (quase 3% da velocidade da luz).
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Os cientistas observam que a interação, em particular, se manifestou em uma mudança brusca na cor da estrela sob a influência do chamado desvio para o vermelho gravitacional - "alongamento" das ondas eletromagnéticas quando atingem uma área com forte campo gravitacional. No caso de S2, a estrela visivelmente “avermelhou” à medida que se aproximava de Sagitário A *, após o que, após algum tempo, adquiriu sua cor usual. A força desse efeito, conforme mostrado pelas observações do VLT, era totalmente consistente com o que a teoria da relatividade e o fenômeno associado de dilatação do tempo gravitacional previram.
“Nossas observações iniciais do S2 com o instrumento GRAVITY começaram há cerca de dois anos. Mesmo assim, identificamos um claro efeito de redshift associado a um buraco negro, que mais uma vez confirmou a teoria geral da relatividade de Einstein”, diz o astrofísico Frank Eisenhower, que trabalha com os espectrógrafos GRAVITY e SINFONI.
"Durante nossa abordagem mais próxima, até notamos um brilho fraco ao redor do buraco negro na maioria das imagens, o que nos permitiu rastrear muito de perto a órbita da estrela e, eventualmente, testemunhar o desvio para o vermelho gravitacional de S2."
Da mesma forma, os cientistas confirmaram que o movimento de S2 se desviou de sua órbita newtoniana usual na quantidade que foi calculada usando os cálculos de Einstein. Ambos, segundo Genzel e sua equipe, mais uma vez provam que Einstein tem razão ao descrever como se comporta a estrutura do espaço-tempo e de todo o Universo.
Os pesquisadores afirmam que agora têm um laboratório natural para o estudo de buracos negros supermassivos e efeitos relativísticos.
Nikolay Khizhnyak
