Uma equipe liderada pela Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) descobriu uma nova forma de testar uma hipotética quinta força da natureza utilizando duas décadas de observações no , o telescópio terrestre cientificamente mais produtivo do mundo.

Existem quatro forças conhecidas no universo: a força eletromagnética, as forças nucleares forte e fraca e a força gravitacional. Físicos sabem como fazer as três primeiras trabalharem juntas, mas a gravidade é estranha a qual fica de fora. Por décadas, teorias sugeriram que existiria uma quinta força “amarrando” a gravidade às outras, mas ninguém conseguiu provar isso até agora.

“Isso é muito empolgante. Levamos 20 anos para chegar aqui, mas agora nosso trabalho de estudo das estrelas no centro de nossa galáxia está abrindo um novo método de observar como a gravidade funciona”, disse Andrea Ghez, diretora do Grupo do Centro Galáctico da UCLA e co-autora do estudo.

A pesquisa foi publicada na edição mais recente da revista Physical Review Letters.

Chez e seus colegas de trabalho analisaram imagens extremamente afiadas do centro de nossa galáxia tiradas com a óptica adaptativa (AO, na sigla em inglês) do Observatório Keck. Ghez utilizou esse sistema de ponta para rastrear as órbitas das estrelas próximas ao buraco negro supermassivo localizado no centro da Via Láctea. O caminho delas, impulsionadas pela gravidade criada a partir do buraco negro supermassivo, poderia dar dicas sobre a quinta força.

“Ao observar o movimento das estrelas durante 20 anos usando medidas muito precisas extraídas de dados do Observatório Keck, pode-se ver e colocar restrições em como a gravidade funciona. Se a gravitação é conduzida por algo que não a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, veremos pequenas variações nos trajetos orbitais das estrelas”, disse Ghez.

Essa é a primeira vez que a quinta força foi testada em campo gravitacional forte como o criado pelo buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Historicamente, medições da gravidade do nosso Sistema Solar criada pelo nosso Sol têm sido utilizadas para detectar a quinta força, mas isso se provou difícil pois o seu campo gravitacional é relativamente fraco.

“É empolgante que possamos fazer isso, porque podemos fazer uma pergunta fundamental – como a gravidade funciona?”, disse Ghez. “A teoria de Einstein descreve isso muito bem, mas há diversas evidências mostrando ela possui lacunas. A mera existência dos buracos negros supermassivos nos conta que as atuais teorias de como o universo funciona são inadequadas para explicar o que um buraco negro é.”

Ghez e sua equipe, incluindo o principal autor Aurelien Hees e o co-autor Tuan Do, ambos da UCLA, estão ansiosos pelo verão de 2018. É quando a estrela S0-2 estará na posição mais próxima do buraco negro supermassivo de nossa galáxia. Isso permitirá que a equipe testemunhe a estrela sendo puxada com força gravitacional máxima – um ponto no qual se espera que quaisquer desvios quanto às previsões feitas pela teoria de Einstein sejam mais evidentes.

Observatório W. M. Keck

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Via Scientific American