Nota de Imprensa

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

21 de Junho de 2018

Com o auxílio do instrumento MUSE montado no Very Large Telescope do ESO, no Chile, e do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, os astrónomos fizeram o teste mais preciso, executado até à data, 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 radiação emitida por uma galáxia distante situada por trás dela e dando origem a um anel de Einstein em torno do seu centro. Ao comparar a massa da ESO 325-G004 com a curvatura do espaço em sua volta, os astrónomos descobriram que a gravidade a estas escalas astronómicas 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 equipa liderada por Thomas Collett, da Universidade de Portsmouth no Reino Unido, calculou a massa da ESO 325-G004 ao medir o movimento das estrelas no seio desta galáxia elíptica próxima.

Collett explica “Usámos dados obtidos pelo Very Large Telescope do ESO, no Chile, para medir quão rapidamente as estrelas se estavam a mover na 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 equipa conseguiu também medir outro aspecto da gravidade. Com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, observou-se um anel de Einstein, um fenómeno que resulta da luz de uma galáxia distante estar a ser distorcida pela ESO 325-G004. A observação deste anel permitiu aos astrónomos medir como é que a luz, e consequentemente o espaço-tempo, está a ser distorcida pela enorme massa da ESO 325-G004.

A teoria da relatividade geral de Einstein prevê que os objetos deformem o espaço-tempo em sua volta, fazendo com que a luz que passa por ele seja desviada e dando origem a um fenómeno 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 determinámos a massa da galáxia situada em primeiro plano e com o Hubble medimos a quantidade de efeito de lente gravitacional observado. Seguidamente comparámos 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 mais preciso feito à relatividade geral fora da Via Láctea realizado até à data. E usámos apenas uma galáxia!”

A relatividade geral foi testada com muita precisão às escalas do Sistema Solar e alguns trabalhos observaram estrelas no centro da Via Láctea, mas até à data não tinha havido testes precisos para escalas astronómicas 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. 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 deveria comportar de maneira diferente a escalas astronómicas do que o que se comporta às escalas mais pequenas do Sistema Solar. Collett e a sua equipa 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 equipa 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.”

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “A precise extragalactic test of General Relativity” de Collett et al., que será publicado na revista Science.

A equipa é composta por T. E. Collett (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, RU), L. J. Oldham (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge, RU), R. Smith (Centre for Extragalactic Astronomy, Durham University, Durham, RU), M. W. Auger (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge, RU), K. B. Westfall (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, RU; University of California Observatories – Lick Observatory, Santa Cruz, EUA), D. Bacon (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, RU), R. C. Nichol (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, RU), K. L. Masters (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, RU), K. Koyama (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth, RU), R. van den Bosch (Instituto Max Planck de Astronomia, Königstuhl, Heidelberg, Alemanha).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO tem 15 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, para além do país de acolhimento, o Chile, e a Austrália, um parceiro estratégico. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo, para além de dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é também um parceiro principal em duas infraestruturas situadas no Chajnantor, o APEX e o ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

Links

• Artigo científico
• Nota de imprensa da ESA/Hubble
• Fotografias do VLT
• Informação sobre o instrumento MUSE montado no VLT

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Portsmouth, UK
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Email: thomas.collett@port.ac.uk

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1819, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.