Observações feitas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO revelaram pela primeira vez que uma estrela que orbita o buraco negro supermassivo no centro da Via La¡ctea se move exatamente como previsto pela teoria geral da relatividade de Einstein. Sua a³rbita tem a forma de uma roseta e não de uma elipse, como previsto pela teoria da gravidade de Newton. Esse resultado tão procurado foi possí­vel graças a medições cada vez mais precisas ao longo de quase 30 anos, que permitiram aos cientistas desvendar os mistanãrios do gigante espreitando no coração de nossa gala¡xia.

"A Relatividade Geral de Einstein prevaª que as a³rbitas atadas de um objeto em torno de outro não estãofechadas, como na Gravidade Newtoniana, mas precessam adiante no plano do movimento. Esse famoso efeito - visto pela primeira vez na a³rbita do planeta Mercaºrio ao redor do Sol - foi a primeira evidência a favor da Relatividade Geral. Cem anos depois, agora detectamos o mesmo efeito no movimento de uma estrela orbitando a fonte compacta de ra¡dio Sagita¡rio A * no centro da Via La¡ctea. Essa descoberta observacional reforça a evidência de que Sagita¡rio A * deve ser um buraco negro supermassivo de 4 milhões de vezes a massa do Sol ", diz Reinhard Genzel, diretor do Instituto Max Planck de Fa­sica Extraterrestre (MPE) em Garching, Alemanha e arquiteto dos 30 anos de duração programa que levou a esse resultado.

Localizado a 26.000 anos-luz do Sol, o Sagita¡rio A * e o denso aglomerado de estrelas ao redor dele fornecem um laboratório aºnico para testar a física em um regime de gravidade ainda inexplorado e extremo. Uma dessas estrelas, S2, varre o buraco negro supermassivo a uma distância mais próxima a menos de 20 bilhaµes de quila´metros (cento e vinte vezes a distância entre o Sol e a Terra), tornando-a uma das estrelas mais próximas já encontradas em a³rbita ao redor. o gigante macia§o. Na sua aproximação mais próxima do buraco negro, o S2 estãopercorrendo o espaço a quase três por cento da velocidade da luz, completando uma a³rbita a cada 16 anos. "Depois de seguir a estrela em sua a³rbita por mais de duas décadas e meia, nossas medições requintadas detectam com robustez a precessão de Schwarzschild da S2 em seu caminho em torno de Sagita¡rio A *"Astronomia e Astrofísica ( "Detecção da precessão de Schwarzschild na a³rbita da estrela S2 perto do enorme buraco negro do centro gala¡ctico" ).

A maioria das estrelas e planetas tem uma a³rbita não circular e, portanto, se aproximam e se afastam do objeto em que estãogirando. A a³rbita de S2 recua, o que significa que a localização do ponto mais pra³ximo do buraco negro supermassivo muda a cada turno, de modo que a próxima a³rbita seja girada em relação a  anterior, criando uma forma de roseta. A Relatividade Geral fornece uma previsão precisa de quanto sua a³rbita muda e as medidas mais recentes desta pesquisa correspondem exatamente a  teoria. Esse efeito, conhecido como precessão de Schwarzschild, nunca fora medido para uma estrela em torno de um buraco negro supermassivo.

O estudo com o VLT do ESO também ajuda os cientistas a aprender mais sobre a vizinhana§a do buraco negro supermassivo no centro da nossa gala¡xia. "Como as medições de S2 seguem muito bem a Relatividade Geral, podemos estabelecer limites rigorosos sobre a quantidade de material invisível, como matéria escura distribua­da ou possa­veis buracos negros menores, presente em torno de Sagita¡rio A *. Isso éde grande interesse para entender a formação e evolução dos buracos negros supermassivos ", dizem Guy Perrin e Karine Perraut, os principais cientistas franceses do projeto.

Este resultado éo culminar de 27 anos de observações da estrela S2 usando, durante a maior parte deste tempo, uma frota de instrumentos no VLT do ESO, localizado no deserto de Atacama, no Chile. O número de pontos de dados que marcam a posição e a velocidade da estrela atesta o rigor e a precisão da nova pesquisa: a equipe fez mais de 330 medições no total, usando os instrumentos GRAVITY, SINFONI e NACO. Como o S2 leva anos para orbitar o buraco negro supermassivo, foi crucial seguir a estrela por quase três décadas, para desvendar os meandros de seu movimento orbital.

A pesquisa foi conduzida por uma equipe internacional liderada por Frank Eisenhauer, do MPE, com colaboradores da Frana§a, Portugal, Alemanha e ESO. A equipe cria a colaboração GRAVITY, nomeada em homenagem ao instrumento que eles desenvolveram para o Interfera´metro VLT, que combina a luz de todos os quatro telesca³pios VLT de 8 metros em um superesca³pio (com uma resolução equivalente a  de um telesca³pio de 130 metros de dia¢metro ) A [mesma equipe relatada em 2018] - outro efeito previsto pela General Relativity: eles viram a luz recebida do S2 sendo esticada para comprimentos de onda mais longos enquanto a estrela passava perto de Sagita¡rio A *. "Nosso resultado anterior mostrou que a luz emitida pela estrela experimenta a Relatividade Geral. Agora mostramos que a própria estrela sente os efeitos da Relatividade Geral", diz Paulo Garcia,

Com o pra³ximo telesca³pio extremamente grande do ESO, a equipe acredita que seria capaz de ver estrelas muito mais fracas orbitando ainda mais perto do buraco negro supermassivo. "Se tivermos sorte, poderemos capturar estrelas próximas o suficiente para que realmente sintam a rotação, a rotação, do buraco negro", diz Andreas Eckart, da Universidade de Cola´nia, outro dos principais cientistas do projeto. Isso significaria que os astrônomos seriam capazes de medir as duas quantidades, rotação e massa, que caracterizam Sagita¡rio A * e definem o espaço e o tempo ao seu redor. "Esse seria novamente umnívelcompletamente diferente de testar a relatividade", diz Eckart.