Astrônomos usando o instrumento MUSE no Very Large Telescope do ESO no Chile, e o Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA, fizeram o teste mais preciso até agora da teoria geral da relatividade de Einstein fora da Via Láctea.
A galáxia próxima ESO 325-G004 atua como uma forte lente gravitacional, distorcendo a luz de uma galáxia distante atrás dela para criar um anel de Einstein em torno de seu centro. Ao comparar a massa do ESO 325-G004 com a curvatura do espaço ao seu redor, os astrônomos descobriram que a gravidade nessas escalas de comprimento astronômicas se comporta como previsto pela relatividade geral. Isso exclui algumas teorias alternativas da gravidade.
Usando o MUSE instrumento do ESO VLT , uma equipe liderada por Thomas Collett, da Universidade de Portsmouth, no Reino Unido calculada pela primeira vez a massa de ESO 325-G004 medindo o movimento das estrelas dentro deste vizinha galáxia elíptica .
Collett explica: “ Usamos dados do Very Large Telescope no Chile para medir a velocidade com que as estrelas estavam se movendo no ESO 325-G004 - isso nos permitiu inferir quanta massa deve haver na galáxia para manter essas estrelas em órbita. "
Mas a equipe também foi capaz de medir outro aspecto da gravidade. Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA , eles observaram um anel de Einstein resultante da luz de uma galáxia distante sendo distorcida pela intervenção do ESO 325-G004. Observar o anel permitiu que os astrônomos medissem como a luz, e portanto o espaço - tempo , está sendo distorcida pela enorme massa do ESO 325-G004.
A teoria geral da relatividade de Einstein prevê que objetos deformam o espaço-tempo em torno deles, fazendo com que qualquer luz que passa seja desviada. Isso resulta em um fenômeno conhecido como lente gravitacional . Este efeito só é perceptível para objetos muito massivos. Algumas centenas de lentes gravitacionais fortes são conhecidas, mas a maioria está muito distante para medir com precisão sua massa. No entanto, a galáxia ESO 325-G004 é uma das lentes mais próximas, a apenas 450 milhões de anos-luz da Terra.
Collett continua “ Nós conhecemos a massa da galáxia em primeiro plano da MUSE e medimos a quantidade de lentes gravitacionais que vemos no Hubble. Comparamos então essas duas maneiras de medir a força da gravidade - e o resultado foi exatamente o que a relatividade geral prevê, com uma incerteza de apenas 9%. Este é o teste mais preciso da relatividade geral fora da Via Láctea até hoje. E isso usando apenas uma galáxia! "
A relatividade geral foi testada com grande precisão nas escalas do Sistema Solar, e os movimentos das estrelas ao redor do buraco negro no centro da Via Láctea estão sob estudo detalhado, mas anteriormente não havia testes precisos em escalas astronômicas maiores. Testar as propriedades de longo alcance da gravidade é vital para validar nosso atual modelo cosmológico .
Esses achados podem ter importantes implicações para os modelos de gravidade alternativa à relatividade geral . Estas teorias alternativas prevêem que os efeitos da gravidade sobre a curvatura do espaço-tempo são “dependentes da escala”. Isso significa que a gravidade deve se comportar de maneira diferente em escalas de comprimento astronômicas, da maneira como ela se comporta nas escalas menores do Sistema Solar. Collett e sua equipe descobriram que é improvável que isso seja verdade a menos que essas diferenças só ocorram em escalas de comprimento maiores que 6000 anos-luz.
" O Universo é um lugar incrível, fornecendo lentes que podemos usar como nossos laboratórios " , acrescenta o membro da equipe Bob Nichol, da Universidade de Portsmouth. “ É tão satisfatório usar os melhores telescópios do mundo para desafiar Einstein, apenas para descobrir como ele estava certo. "
