(Imagem: © Colaboração EHT)
Este buraco negro supermassivo diz “ouça o Albert”.
Um novo teste da teoria da relatividade geral de Albert Einstein provou que o físico icônico estava certo novamente – desta vez ao reanalisar a famosa primeira imagem de um buraco negro, que foi lançada em abril de 2019.
Essa imagem do buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87 foi a primeira observação direta da sombra de um buraco negro – a impressão do horizonte de eventos, uma esfera em torno da singularidade do buraco negro da qual nenhuma luz pode escapar. A teoria de Einstein prevê o tamanho do horizonte de eventos com base na massa do buraco negro; e em abril de 2019, já estava claro que a sombra se encaixa muito bem na previsão da relatividade geral.
Mas agora, usando uma nova técnica para analisar a imagem, os pesquisadores que fizeram a imagem mostraram o quão bem a sombra se encaixa na teoria. A resposta: 500 vezes melhor do que qualquer teste de relatividade feito em nosso sistema solar. Esse resultado, por sua vez, impõe limites mais rígidos a qualquer teoria que busque reconciliar a relatividade geral, que descreve o comportamento de objetos celestes massivos, com a mecânica quântica, que prevê o comportamento de coisas muito pequenas.
A grande conquista da relatividade geral foi descrever como a gravidade opera no universo: como ela puxa os objetos uns para os outros; como deforma o espaço-tempo; e como ele forma buracos negros. Para testar a relatividade geral, os cientistas usam a teoria para prever como a gravidade atuará em uma determinada situação. Então, eles observam o que realmente acontece. Se a previsão corresponder à observação, a relatividade geral passou no teste.
Mas nenhum teste é perfeito. Observe como a gravidade do Sol puxa Mercúrio ao longo de sua órbita e você pode medir a relatividade geral em ação. Mas os telescópios não podem medir o movimento de Mercúrio até o nanômetro. E outras forças – o puxão da gravidade de Júpiter, a gravidade da Terra e a força do vento solar, para citar apenas algumas – impactam o movimento de Mercúrio de maneiras que são difíceis de separar dos efeitos da relatividade. Portanto, o resultado de cada teste é uma aproximação e a teoria de Einstein é mais ou menos comprovada.
O tamanho dessa incerteza – o fator “mais ou menos” – é importante. Quando os cientistas testam a relatividade geral repetidamente, eles estão restringindo a ideia de Einstein. A razão pela qual este trabalho é importante é que, embora a relatividade geral continue passando nos testes, os físicos esperam que ela acabe falhando.
A relatividade geral deve ser incompleta, acreditam os físicos, porque contradiz a mecânica quântica. Os físicos acreditam que a discrepância sinaliza a presença em nosso universo de algum mecanismo maior e abrangente que descreve a gravidade e o mundo quântico que eles ainda não descobriram. Eles esperam que a busca por rachaduras na relatividade possa fornecer pistas para ajudá-los a encontrar essa teoria completa. “Esperamos que uma teoria da gravidade completa seja diferente da relatividade geral, mas há muitas maneiras de modificá-la”, University of Arizona disse o astrofísico Dimitrios Psaltis em um comunicado. Psaltis é o autor principal de um artigo publicado em 1º de outubro na revista Physical Review Letters que descreve esse novo teste e faz parte da equipe do Event Horizon Telescope (EHT), responsável pela imagem da sombra do buraco negro M87.
Neste novo teste, Psaltis e colegas usaram um computador para gerar imagens artificiais do buraco negro M87 com base em uma versão modificada da gravidade, onde a força da gravidade é mais fraca ou mais forte no horizonte de eventos. Com esse cenário de gravidade enfraquecida, eles perguntaram, quão grande ou pequeno seria o horizonte de eventos desse buraco negro? E com uma gravidade mais forte? Em seguida, eles verificaram quantas dessas modificações possíveis produziam horizontes de eventos com tamanhos que correspondiam aos da imagem que o EHT realmente capturou do M87. Alguns sim, suas ligeiras variações das previsões da relatividade geral muito pequenas para aparecerem no estalo reconhecidamente difuso do buraco negro. Mas a grande maioria não o fez.
“Usando o medidor que desenvolvemos, mostramos que o tamanho medido da sombra do buraco negro em M87 restringe a margem de manobra para modificações na teoria da relatividade geral de Einstein em quase um fator de 500, em comparação com testes anteriores no sistema solar”, disse Universidade do astrofísico do Arizona Feryal Özel, outro co-autor do estudo e cientista do EHT, disse no comunicado.
A maioria das maneiras alternativas pelas quais a gravidade pode funcionar que eles consideraram – teorias que violam a relatividade geral de Einstein – não se encaixam neste espaço de manobra recém-reduzido.
No futuro, disseram os pesquisadores do EHT, eles podem apertar ainda mais esse espaço de manobra.
O EHT é uma rede de radiotelescópios em todo o mundo que trabalham juntos para produzir as imagens mais nítidas possíveis de buracos negros supermassivos – objetos que, embora grandes, são muito pequenos e escuros para qualquer telescópio resolver sozinho. Até agora, o EHT acaba de publicar uma imagem de um buraco negro, no M87. Mas há outro buraco negro menor em nossa própria vizinhança que a colaboração deveria ser capaz de imaginar: Sagitário A *, o supermassivo no centro da Via Láctea.
Conforme o EHT treinou seu exército de radiotelescópios neste alvo mais próximo, eles refinaram sua técnica teórica e adicionaram novos telescópios à colaboração. A próxima imagem que eles produzem, eles dizem, deve restringir a relatividade geral ainda mais.
Ou talvez eles vejam algo que Einstein não previu.
Publicado em 21/10/2020 09h54
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