De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, a gravidade afeta tanto a luz quanto a matéria.
© ESO/M. Kornmesser (ilustração de um quasar)
Uma consequência desta teoria científica, baseada no Princípio da Equivalência, é que a luz que escapa de uma região com um forte campo gravitacional perde energia pelo caminho, ficando mais vermelha, um fenômeno conhecido como desvio para o vermelho gravitacional.
A sua quantificação fornece um teste fundamental da teoria da gravitação de Einstein. Até agora, este teste tinha sido realizado apenas em corpos no Universo próximo, mas graças à utilização de um novo procedimento experimental, cientistas do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC) e da Universidade de Granada conseguiram medir o desvio para o vermelho gravitacional em quasares e assim estender o teste a regiões muito distantes de onde a luz foi emitida quando o nosso Universo era jovem.
O Princípio da Equivalência de Einstein é a pedra angular da Teoria da Relatividade Geral, que é a nossa melhor descrição atual da gravidade e uma das teorias básicas da física moderna. O princípio afirma que é experimentalmente impossível distinguir entre um campo gravitacional e um movimento acelerado do observador, e uma das suas previsões é que a luz emitida de dentro de um campo gravitacional intenso deve sofrer uma mudança mensurável para energias espectrais mais baixas, o que para a luz significa uma mudança para o vermelho, o denominado redshift (desvio para o vermelho).
Esta previsão foi bem e frequentemente confirmada perto da Terra, desde as primeiras medições em 1959 por R.V. Pound e G.A. Rebka, da Universidade Harvard, até às medições mais recentes com satélites. Também foi confirmada usando observações do Sol e de algumas estrelas, como a vizinha Sirius B, e a estrela S2 perto do buraco negro supermassivo no centro da Galáxia.
Mas confirmá-la com medições extragalácticas tem sido difícil, e houveram apenas alguns testes com medições complicadas e baixa precisão em aglomerados de galáxias relativamente perto de nós em termos cosmológicos. A razão para esta falta de testes no Universo mais distante é a dificuldade em medir o desvio para o vermelho, pois na maioria das situações o efeito da gravidade sobre a luz é muito pequeno.
Por esta razão, os buracos negros massivos com campos gravitacionais muito fortes fornecem cenários promissores para medir desvios para o vermelho gravitacionais. Em particular, os buracos negros supermassivos encontrados no centro das galáxias, que têm campos gravitacionais enormes, fornecem um dos cenários mais promissores para medir o desvio para o vermelho gravitacional. Estes estão situados nos centros de quasares extraordinariamente luminosos e distantes.
Um quasar é um objeto no céu que se parece com uma estrela, mas que está situado a uma grande distância de nós, de modo que a luz que dele recebemos foi emitida quando o Universo era muito mais jovem do que é agora. Isto significa que devem ser extremamente brilhantes. A origem desta enorme produção de energia é um disco de material quente que está sendo engolido pelo buraco negro supermassivo no seu centro. Esta energia é gerada numa região muito pequena, com apenas alguns dias-luz de tamanho.
Nas proximidades do buraco negro há um campo gravitacional muito intenso e, portanto, ao estudar a luz emitida pelos elementos químicos nesta região (principalmente hidrogênio, carbono e magnésio) espera-se medir desvios para o vermelho gravitacionais muito grandes. Infelizmente, a maioria dos elementos nos discos de acreção de quasares também estão presentes em regiões mais distantes do buraco negro central, onde os efeitos gravitacionais são muito menores, de modo que a luz que recebemos destes elementos é uma mistura na qual não é fácil detectar claramente os desvios para o vermelho gravitacionais.
Agora, uma equipe de pesquisadores do IAC e da Universidade de Granada encontrou uma porção bem definida da luz ultravioleta emitida por átomos de ferro de uma região confinada à vizinhança do buraco negro.
Por meio das lentes gravitacionais foi descoberto que uma característica espectral do ferro nos quasares parecia vir de uma região muito próxima do buraco negro. As medições do desvio para o vermelho confirmaram este achado. Usando este aspecto, os pesquisadores foram capazes de medir com clareza e precisão os desvios para o vermelho gravitacionais de muitos quasares e, possibilitando estimar as massas dos buracos negros.
Este teste do Princípio da Equivalência é baseado em medições que incluem galáxias ativas na nossa vizinhança (cerca de 13,8 bilhões de após o Big Bang) até quasares individuais a grandes distâncias, cuja luz foi emitida quando o Universo tinha apenas cerca de 2,2 bilhões de anos, cobrindo assim cerca de 80% da história do Universo
Um artigo foi publicado na revista The Astrophysical Journal.
Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias
Nenhum comentário:
Postar um comentário