Novo método de busca pela Quinta Força

Equipe do Observatório W. M. Keck lidera o novo teste da Teoria da Relatividade Geral de Einstein.

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As órbitas de duas estrelas, S0-2 e S0-38, localizadas perto do buraco negro supermasivo da Via Láctea, serão usadas para testar a teoria de Relatividade Geral de Einstein e potencialmente gerar novos modelos gravitacionais. Crédito: S. SAKAI / A.GHEZ / W. M. KECK OBSERVATORY / UCLA GALACTIC CENTER GROUP.

Artigo traduzido de Keck Observatory.

Uma equipe liderada pela UCLA descobriu uma nova maneira de examinar a quinta força hipotética da natureza usando duas décadas de observações no Observatório W. M. Keck, o telescópio terrestre mais produtivo cientificamente do mundo.

Existem quatro forças conhecidas no universo: força eletromagnética, força nuclear forte, força nuclear fraca e força gravitacional. Os físicos sabem como fazer as três primeiras trabalharem juntas, mas a gravidade é a estranha. Durante décadas, tem havido teorias de que uma quinta força liga a gravidade aos outros, mas ninguém foi capaz de prová-la até hoje.

Professora de Astrofísica UCLA e diretora do Galactic Center Group, Andrea Ghez, astrônoma do Keck Observatório e recebedora da Medalha Bakerian 2015. CRÉDITO DE IMAGEM: KYLE ALEXANDER.

“Isso é realmente emocionante. Levamos 20 anos para chegar aqui, mas agora nosso trabalho de estudar as estrelas no centro de nossa galáxia está abrindo um novo método de olhar como a gravidade funciona”, disse Andrea Ghez, diretora do UCLA Galactic Center Group e co-autora do estudo.

A pesquisa será publicada na edição atual da Physical Review Letters.

Ghez e seus colegas de trabalho analisaram imagens extremamente nítidas do centro de nossa galáxia tiradas com a Óptica Adaptativa do Observatório Keck (AO). Ghez usou este sistema de ponta para rastrear as órbitas de estrelas perto do buraco negro supermassivo localizado no centro da Via Láctea. Seu caminho estelar, impulsionado pela gravidade criado a partir do buraco negro supermassivo, poderia dar pistas da quinta força.

“Observando as estrelas se movendo ao longo de 20 anos usando medidas muito precisas tiradas a partir de dados do Observatório Keck, você pode ver e colocar restrições sobre como a gravidade funciona. Se a gravitação é conduzida por algo diferente da teoria de Relatividade Geral de Einstein, você verá pequenas variações nos caminhos orbitais das estrelas”, disse Ghez.

Esta é a primeira vez que a quinta teoria da força foi testada em um campo gravitacional forte como o criado pelo buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Historicamente, as medições da gravidade do nosso Sistema Solar criada pelo Sol têm sido usadas para tentar detectar a quinta força, mas isso tem se provado difícil porque seu campo gravitacional é relativamente fraco.

“É emocionante que possamos fazer isso porque podemos fazer uma pergunta muito fundamental – como funciona a gravidade?”, Disse Ghez. “A teoria de Einstein a descreve muito bem, mas há muita evidência mostrando que a teoria tem buracos. A mera existência de buracos negros supermassivos nos diz que nossas teorias atuais de como o universo funciona são inadequadas para explicar o que é um buraco negro.”

Ghez e sua equipe, incluindo o autor principal Aurelien Hees e o co-autor Tuan Do, ambos da UCLA, estão ansiosos pelo verão de 2018, quando a estrela S0-2 estará em sua distância mais próxima do buraco negro supermassivo da nossa galáxia. Isto permitirá que a equipe testemunhe a estrela sendo puxada pela força gravitacional máxima – um ponto onde todos os desvios da teoria de Einstein serão, espera-se, enormes.

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