Há mais de 100 anos, o astrofísico Albert Einstein desbancou o postulado de Isaac Newton, de que a gravidade era uma força instantânea. Desprezada pelos pares no início, a teoria da relatividade geral tem sido testada e aprovada em experimentos cada vez mais precisos, baseados em fenômenos observados no espaço. Porém, embora continuem válidos, os conceitos do cientista poderão se desgastar, afirma estudo da Universidade da Califórnia em Los Angeles (Ucla), publicado na revista Science. O problema é que os buracos negros começam a colocar em prova parte das equações do gênio alemão.

Fascinantes objetos do espaço, buracos negros foram previstos por Einstein e comprovados pela ciência nas últimas décadas – há poucos meses, inclusive, foi divulgada a primeira imagem de um. Eles ficam no centro das galáxias e têm atração gravitacional tão forte que nada consegue escapar de dentro deles, nem mesmo a luz. Agora, a equipe da astrofísica Andrea Ghez, da Ucla, afirma ter realizado o teste mais abrangente da relatividade geral nas imediações do monstruoso buraco negro que fica na Via Láctea.

“Nossas observações são consistentes com a teoria da relatividade geral de Einstein. No entanto, essa teoria está, definitivamente, demonstrando vulnerabilidade”, afirma Ghez. A cientista diz que, dentro de um buraco negro, as ideias do alemão não se aplicam. “As leis da física, incluindo a gravidade, devem ser válidas em todo o universo. Então, em algum momento, precisaremos nos mover para além da teoria de Einstein, em busca de uma mais abrangente, que se aplique também aos buracos negros.”

DISTORÇÃO

Em 1905, Albert Einstein publicou, sem alardes, sua teoria da relatividade geral, sustentando que a gravidade é um efeito da distorção do espaço e do tempo. Segundo o cientista, então odiado pelos newtonianos, objetos como planetas e estrelas massivas alteram o que se chama de “tecido” espaço-tempo (uma dimensão do Universo), provocando uma curvatura. A detecção de ondas gravitacionais no fim de 2015, por um observatório criado somente para isso, provou que, mais uma vez, ele estava correto. A equipe de Andrea Ghez, agora, fez medições diretas do fenômeno perto do buraco negro supermassivo que habita a Via Láctea.

Os cientistas observaram uma estrela, a S0-2, em uma órbita completa em torno do buraco negro, que tem cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol. Esse movimento leva 16 anos em escalas de tempo da Terra. “Esse é o estudo mais detalhado já realizado sobre o buraco negro supermassivo e a teoria da relatividade geral de Einstein”, diz Ghez. Os dados principais da pesquisa foram os espectros – representações da intensidade das ondas – analisados entre abril e setembro do ano passado, quando a S0-2 fez a maior aproximação do objeto gigante.

Além de oferecer informações sobre a estrela da qual viaja a luz, os espectros mostram a composição dela.  “O que há de tão especial sobre a S0-2 é que temos sua órbita completa em três dimensões. Isso é o que nos permite fazer os testes da relatividade geral”, afirma a cientista. “Perguntamos como a gravidade se comporta perto de um buraco negro supermassivo e se a teoria de Einstein está nos contando a história completa. Ver estrelas atravessar sua órbita completa fornece a primeira oportunidade para testar a física usando os movimentos dessas estrelas.”

FÓTONS

As medições foram feitas durante quatro noites, no Observatório Keck, que fica no topo do vulcão Mauna Kea, no Havaí, e abriga um dos maiores e mais importantes telescópios óticos e infravermelhos do mundo. O telescópio ótico infravermelho do Observatório Gemini e o telescópio Subaru, também no Havaí, completaram a coleta de dados. A equipe conseguiu ver o espaço/tempo misturados perto do buraco negro supermassivo. “Na versão de gravidade de Newton, o espaço e o tempo são separados e não se misturam; sob Einstein, eles ficam completamente misturados perto de um buraco negro”, conta a cientista.

Os pesquisadores estudaram os fótons – partículas de luz – enquanto eles viajavam da S0-2 para a Terra. A S0-2 se move em torno do buraco negro em velocidades de mais de 16 milhões de quilômetros por hora em sua aproximação mais próxima. Einstein havia relatado que, na região perto do buraco negro, os fótons precisam fazer um trabalho extra. O comprimento de onda depende não apenas de quão rápido a estrela está se movendo, mas também da quantidade de energia que os fótons gastam para escapar. A viagem das partículas desde a estrela até a Terra demora 26 mil anos. “Para nós, o que vimos parece ser agora. Mas é algo que ocorreu 26 mil anos atrás!”, impressiona-se Ghez.

“Fazer uma medição dessa importância fundamental exigiu anos de observação, possibilitada pela tecnologia de ponta”, disse, em nota, Richard Green, diretor da Divisão de Ciências Astronômicas da National Science Foundation. “Por meio de seus esforços rigorosos, Ghez e os colaboradores produziram uma validação de alta significância da ideia de Einstein sobre a força da gravidade.” Para o diretor do Observatório Keck, a pesquisa, publicada quarta-feira, “é a culminação de um compromisso inabalável nas últimas duas décadas para desvendar os mistérios do buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia”.