Cientistas sugerem que telescópios avançados poderiam detectar diferenças sutis em imagens de buracos negros para avaliar teorias alternativas de gravidade. Os sucessores do Event Horizon Telescope podem revelar variações da relatividade geral em ambientes gravitacionais extremos. No entanto, detectar essas diferenças exigirá coleta extensa de dados ao longo de anos.
O Event Horizon Telescope forneceu recentemente as primeiras imagens dos arredores de buracos negros, aprimorando a resolução em regiões dominadas por gravidade extrema. Esse progresso levanta questões sobre a natureza da gravidade, dada a incompatibilidade da relatividade geral com a mecânica quântica e sua falha em explicar a matéria escura. Pesquisadores propõem que ambientes de buracos negros poderiam amplificar diferenças sutis em teorias alternativas de gravidade, permitindo potencialmente que telescópios de próxima geração eliminem alguns modelos.
Uma equipe de quatro físicos de Xangai e do CERN revisou sua análise pré-Event Horizon Telescope para avaliar capacidades futuras. Eles se concentraram em buracos negros rotativos, onde o arrasto de quadro dobra os caminhos da luz. Como notam os pesquisadores, “A relatividade geral prevê que a imagem de tal região consistirá em uma série de imagens semelhantes a anéis aninhados, onde cada anel é distinguido pelo número de meias-órbitas [do buraco negro] que os fótons fazem antes de alcançar o observador.” Medir anéis de fótons poderia sondar curvatura forte e estacionária.
Usando a métrica paramétrica Konoplya–Rezzolla–Zhidenko, a equipe variou dois parâmetros de zero a um, criando quatro variantes de gravidade ao lado da métrica Kerr padrão da relatividade geral. Simulações hidrodinâmicas modelaram o ambiente tridimensional, incluindo matéria em queda, campos magnéticos e jatos. As imagens resultantes mostram anéis brilhantes assimétricos, com um lado mais brilhante devido à rotação. Diferenças emergiram: uma variante produziu o anel menor mas mais brilhante, outra reduziu o contraste entre os lados, e as larguras dos jatos variaram.
“Diferenças estão obviamente presentes nas imagens”, concluem os pesquisadores, “mas elas também são bastante pequenas mesmo considerando as desvios mais extremos da [relatividade geral].” A variabilidade dos buracos negros de mudanças no disco de acreção complicará a detecção, necessitando observações de múltiplos anos. Dados adicionais como polarização ou mapas espectrais podem ser essenciais para discriminar teorias. Uma campanha coordenada com atualizações do Event Horizon Telescope de próxima geração e instrumentos baseados no espaço poderia avançar a pesquisa gravitacional.
O estudo aparece em Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02695-4.