Astrofísica

Pulsar confirma princípio básico da relatividade geral

A Teoria da Relatividade Geral foi publicada por Albert Einstein em 1915 e ainda é a melhor compreensão da gravidade que temos. Não é perfeita, ou completa, então os cientistas adoram colocá-la nos testes mais rigorosos para procurar maneiras de encontrar falhas ou confirmá-la ainda mais, mas a teoria superou teimosamente todos eles até agora.

Publicado na Astronomy & Astrophysics, o último teste colocou à prova o princípio de equivalência ou a “universalidade da queda livre”. Essa é a ideia de que o movimento gravitacional de um corpo depende apenas de sua posição e velocidade inicial. Você pode estar mais familiarizado com o exemplo de, se você soltar uma pena e um martelo no vácuo, eles atingirão o chão ao mesmo tempo.

A primeira versão desse princípio foi proposta pelo físico italiano Galileo Galilei, que lançou duas balas de canhão de pesos diferentes da torre inclinada de Pisa. Uma equipe de pesquisadores europeus usou algo um pouco mais extremo para este novo teste: o PSR J0337+1715, um pulsar que é orbitado por duas anãs brancas.

Pulsares são estrelas de nêutrons, o núcleo colapsado de uma estrela que se tornou supernova, que emite largos feixes da radiação em determinadas direções do espaço. Os pulsares podem girar os pulsos de emissão muito rápidos que podem ser registrados como se fossem um relógio extremamente preciso. Eles são extremamente estáveis, tornando-os o local ideal para a relatividade. O PSR J0337+1715 gira em seu eixo 366 vezes por segundo.

Os pesquisadores podem registrar esses pulsos com uma precisão de nanossegundos, o que lhes permite determinar seu movimento. Apesar de o sistema estar a 4.200 anos-luz de distância, os pesquisadores podem comparar esse movimento com previsões da relatividade geral para testar sua robustez.

“A configuração única desse sistema, semelhante ao sistema Terra-Lua-Sol, com a presença de um segundo companheiro (desempenhando o papel do Sol), no qual as duas estrelas caem na órbita, o que permitiu executar uma versão estelar do famoso experimento de Galileu da torre de Pisa. Dois corpos de diferentes composições caem com a mesma aceleração no campo gravitacional de um terceiro”, disse o pesquisador principal, Dr. Guillaume Voisin, da Universidade de Manchester, em uma declaração.

Impressão artística do sistema triplo. (Créditos: Guillaume Voisin)

“O pulsar emite um feixe de ondas de rádio que varre o espaço. A cada turno, isso cria um flash de luz de rádio que é gravado com alta precisão por um radiotelescópio. À medida que o pulsar se move em sua órbita, é registrada a hora de chegada da luz na Terra com a medição precisa e a modelagem matemática, com precisão de nanossegundos. Esses tempos de chegada que permitem aos cientistas inferir com precisão o movimento da estrela”, ressaltou Voisin.

Em outras palavras, ao rastrear as posições das três estrelas até em nanossegundos, a equipe descobriu que a primeira anã branca e o pulsar estavam acelerando em direção à segunda anã branca no mesmo ritmo – validando a relatividade geral mais uma vez.

O novo teste é baseado em seis anos de observações e segue os passos de trabalhos anteriores, quase duplicando sua precisão. Segundo o estudo, a observação do campo gravitacional extremo do pulsar não pode ser superior a 1,8 parte por milhão do que a previsão da relatividade geral. Esta é a confirmação mais precisa da universalidade da queda livre até o momento.

Testar uma teoria repetidamente é essencial ao método científico. A esperança é que, testando os limites da relatividade e da mecânica quântica, possamos um dia alcançar uma teoria da gravidade que possa abranger ambos com sucesso.

Publicado originalmente e traduzido de IFLScience
Por Alfredo Carpineti

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