TEORIA DA GRAVIDADE DE EINSTEIN PASSA MAIS DURO TESTE ATÉ AGORA
26 de Abril de 2013
Os astrónomos usaram o VLT (Very Large Telescope) do ESO e radiotelescópios de todo o mundo para encontrar e estudar um invulgar par estelar constituído pela estrela de neutrões de maior massa conhecida até hoje e por uma estrela anã branca. Este estranho sistema binário permite testar a teoria da gravidade de Einstein - a relatividade geral - de maneiras que não tinham sido possíveis até hoje. Até agora, as novas observações estão exactamente de acordo com as previsões da relatividade geral e são inconsistentes com algumas teorias alternativas. Os resultados deste estudo foram publicados na revista Science.
Uma equipa internacional descobriu um sistema binário exótico, constituído por uma estrela de neutrões, pequeníssima mas invulgarmente pesada, que roda sobre si mesma 25 vezes por segundo, e por uma estrela anã branca que a orbita a cada duas horas e meia. A estrela de neutrões é um pulsar que emite ondas rádio, ondas estas que podem ser observadas a partir da Terra com rádiotelescópios. Para além de ser muito interessante por si só, este par invulgar é também um laboratório único para testar os limites das teorias físicas.
O pulsar chamado PSR J0348+0432 é o que resta da explosão de uma supernova. Tem duas vezes a massa do Sol mas um diâmetro de apenas 20 quilómetros. A gravidade à sua superfície é mais de 300 mil milhões de vezes mais potente que a sentida na Terra e no seu centro cada bocadinho do tamanho de um cubo de açúcar tem mais de um milhar de milhões de toneladas de matéria enfiada lá dentro. A anã branca sua companheira é apenas um pouco menos exótica: trata-se de um resto brilhante de uma estrela muito mais leve, que perdeu a sua atmosfera e que se encontra a arrefecer lentamente.
"Estava a observar o sistema com o VLT do ESO, à procura de variações na radiação emitida pela anã branca, causadas pelo seu movimento em torno do pulsar," diz John Antoniadis, um estudante de doutoramento no Instituto Max Planck de Rádioastronomia (MPIfR) em Bona, e autor principal do artigo científico que descreve estes resultados. "Uma análise rápida fez-me perceber que o pulsar é um verdadeiro peso pesado. Tem duas vezes a massa do Sol, o que o torna na estrela de neutrões de maior massa conhecida até hoje e é também um excelente laboratório para a física fundamental."
A teoria da relatividade geral de Einstein, que explica a gravidade como uma consequência da curvatura do espaço-tempo criada pela presença de matéria e energia, tem resistido a todos os testes desde o primeiro momento da sua publicação, há quase um século atrás. Mas não pode ser a explicação derradeira e deverá a determinado momento perder a sua validade.
Os físicos construíram outras teorias de gravidade que levam a previsões diferentes das da relatividade geral. Para algumas destas alternativas, as diferenças são apenas notórias para campos gravitacionais extremamente fortes, os quais não podem ser encontrados no Sistema Solar. Em termos de gravidade, PSR J0348+0432 é de facto um objecto extremo, mesmo quando comparado com outros pulsares que foram usados em testes de alta precisão da relatividade geral de Einstein. Em campos gravitacionais tão fortes, pequenos aumentos na massa podem levar a grandes variações no espaço-tempo em torno destes objectos. Até agora, os astrónomos não tinham ideia do que podia acontecer na presença de uma estrela de neutrões de massa tão elevada como PSR J0348+0432. Este objecto oferece a oportunidade única de levar estes testes a território desconhecido.
A equipa combinou as observações da anã branca, obtidas pelo VLT, com o sinal muito preciso do pulsar obtido pelos rádiotelescópios. Um binário tão próximo emite ondas gravitacionais e perde energia, o que faz com que o período orbital varie muito ligeiramente, sendo que as previsões para esta variação feitas pela relatividade geral e pelas outras teorias, são diferentes.
"As nossas observações rádio foram tão precisas, que já conseguimos medir a variação do período orbital, um valor da ordem das 8 milionésimas de segundo por ano, exactamente o que a teoria de Einstein prevê," diz Paulo Freire, outro elemento da equipa.
Este é apenas o começo dos estudos detalhados sobre este objecto tão invulgar e os astrónomos irão utilizá-lo para testar a relatividade geral com cada vez mais precisão, à medida que o tempo passa.
Esta impressão de artista mostra o objecto duplo exótico constituído por uma estrela de neutrões, pequeníssima mas invulgarmente pesada, que roda sobre si mesma 25 vezes por segundo, e por uma estrela anã branca que a orbita a cada duas horas e meia. A estrela de neutrões é um pulsar chamado PSR J0348+0432, que emite ondas rádio, ondas estas que podem ser observadas a partir da Terra com rádiotelescópios. Para além de ser muito interessante por si só, este par invulgar é também um laboratório único para testar os limites das teorias físicas. Como o pulsar é extremamente pequeno, o tamanho relativo dos dois objectos não está desenhado à escala.
Crédito: ESO/L. Calçada
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Impressão de artista do sistema PSR J0348+0432.
Crédito: NRAO, Antoniadis, et al.
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