VLT testa teoria da relatividade geral de Einstein fora da Via Láctea

Com o auxílio do instrumento MUSE montado no Very Large Telescope do ESO, no Chile, e do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, astrônomos fizeram o teste mais preciso até hoje da teoria da relatividade geral de Einstein fora da Via Láctea. A galáxia próxima ESO 325-G004 atua como uma forte lente gravitacional, distorcendo a luz emitida por uma galáxia distante situada atrás dela e dando origem a um anel de Einstein em torno do seu centro. Ao comparar a massa de ESO 325-G004 com a curvatura do espaço em sua volta, os astrônomos descobriram que a gravidade nestas escalas astronômicas se comporta como previsto pela relatividade geral, eliminando assim algumas teorias de gravidade alternativas.

Com o auxílio do instrumento MUSE montado no VLT do ESO, uma equipe liderada por Thomas Collett, da Universidade de Portsmouth no Reino Unido, calculou a massa da galáxia ESO 325-G004 ao medir o movimento das estrelas nesta galáxia elíptica próxima.

Collett explica “Usamos dados obtidos pelo Very Large Telescope do ESO, no Chile, para medir quão rapidamente as estrelas estavam se movendo em ESO 325-G004, o que nos permitiu inferir a quantidade de massa que deve existir na galáxia para manter estas estrelas em órbita. Por outro lado, a equipe conseguiu também medir outro aspecto da gravidade. Com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, observou-se um anel de Einstein, um fenômeno que resulta da luz de uma galáxia distante estar sendo distorcida por ESO 325-G004. A observação deste anel permitiu aos astrônomos medir que quantidade de luz, e consequentemente espaço-tempo, está sendo distorcida pela enorme massa de ESO 325-G004.

A teoria da relatividade geral de Einstein prevê que os objetos deformem o espaço-tempo à sua volta, fazendo com que a luz que passa por ele seja desviada e dando origem a um fenômeno conhecido por lente gravitacional. Este efeito apenas se torna evidente para objetos muito massivos. São conhecidas algumas centenas de lentes gravitacionais fortes, mas muitas estão demasiado distantes para se medir com precisão as suas massas. No entanto, a galáxia ESO 325-G004 constitui uma das lentes mais próximas de nós, situada a apenas 450 milhões de anos-luz de distância da Terra.

Collett continua “Com dados obtidos pelo MUSE determinamos a massa da galáxia situada em primeiro plano e com o Hubble medimos a quantidade de efeito de lente gravitacional observado. Em seguida comparamos estas duas maneiras de medir a força da gravidade — e o resultado foi exatamente o previsto pela relatividade geral, com uma incerteza de apenas 9%. Trata-se do teste da relatividade geral fora da Via Láctea mais preciso realizado até hoje. E usamos apenas uma galáxia!”

Em 1998 descobriu-se que o Universo está expandindo mais depressa atualmente do que o que acontecia no passado.  Esta descoberta surpreendente pode ser explicada somente se o Universo for essencialmente composto um por componente exótico chamado energia escura. No entanto, esta interpretação apoia-se no fato da relatividade geral ser a teoria da gravidade correta a escalas cosmológicas. A relatividade geral foi testada com muita precisão nas escalas do Sistema Solar e alguns trabalhos observaram estrelas no centro da Via Láctea, mas até agora não tinha havido testes precisos para escalas astronômicas maiores. Testar o longo alcance das propriedades da gravidade é vital para validar o atual modelo cosmológico.

Esta descoberta pode ter implicações importantes para os modelos de gravidade alternativos à relatividade geral, que também foram evocados para explicar a expansão acelerada do Universo. Estas teorias alternativas prevêem que os efeitos da gravidade na curvatura do espaço-tempo são “dependentes da escala”, o que significa que a gravidade se comportaria de modo diferente a escalas astronômicas diferentes.

Collett e a sua equipe descobriram que este não é muito provavelmente o caso, a menos que estas diferenças ocorram apenas a escalas maiores que 6000 anos-luz. O Universo é um lugar espantoso, dando-nos acesso a estas lentes gravitacionais que podemos usar como laboratórios,” acrescenta o membro da equipe Bob Nichol da Universidade de Portsmouth. “É extremamente satisfatório usar os melhores telescópios do mundo para desafiar Einstein e descobrir que afinal ele tinha razão.”