{"id":4697,"date":"2021-12-17T07:25:20","date_gmt":"2021-12-17T06:25:20","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=4697"},"modified":"2021-12-17T07:30:19","modified_gmt":"2021-12-17T06:30:19","slug":"einstein-vence-novamente","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2021\/12\/17\/einstein-vence-novamente\/","title":{"rendered":"Einstein vence novamente"},"content":{"rendered":"\n

Uma equipa internacional de investigadores de dez pa\u00edses, liderada por Michael Kramer do Instituto Max Planck para Radioastronomia em Bona, na Alemanha, realizou uma experi\u00eancia ao longo de 16 anos para desafiar a teoria da relatividade geral de Einstein com alguns dos testes mais rigorosos j\u00e1 feitos. O seu estudo de um par \u00fanico de estrelas extremas, chamadas pulsares, envolveu sete radiotelesc\u00f3pios espalhados por todo o mundo e revelou novos efeitos relativistas que eram esperados e que foram agora observados pela primeira vez. A teoria de Einstein, que foi concebida quando nem estes tipos de estrelas extremas nem as t\u00e9cnicas usadas para as estudar podiam sequer ser imaginadas, concorda com a observa\u00e7\u00e3o at\u00e9 um n\u00edvel de pelo menos 99,99%. Os resultados foram publicados na revista Physical Review X.<\/p>\n\n\n\n

Mais de 100 anos ap\u00f3s Albert Einstein ter apresentado a sua teoria da gravidade, os cientistas de todo o mundo continuam os esfor\u00e7os para encontrar falhas na relatividade geral. A observa\u00e7\u00e3o de qualquer desvio da Relatividade Geral constituiria uma grande descoberta que abriria uma janela para nova f\u00edsica para l\u00e1 da nossa compreens\u00e3o atual do Universo.<\/p>\n\n\n\n

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Impress\u00e3o art\u00edstica do sistema de Pulsar Duplo, onde dois pulsares ativos orbitam-se um ao outro em apenas 147 minutos. O movimento orbital destas estrelas de neutr\u00f5es extremamente densas causa uma s\u00e9rie de efeitos relativistas, incluindo ondula\u00e7\u00f5es no espa\u00e7o-tempo conhecidas como ondas gravitacionais. As ondas gravitacionais transportam energia dos sistemas, que diminuem cerca de 7 mm por dia como resultado. A medi\u00e7\u00e3o correspondente est\u00e1 99,987% de acordo com a previs\u00e3o da relatividade geral.
Cr\u00e9dito: Michael Kramer\/Instituto Max Planck para Radioastronomia<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

O l\u00edder da equipa de investiga\u00e7\u00e3o, o professor Michael Kramer do Instituto Max Planck para Radioastronomia em Bona, na Alemanha, diz: “N\u00f3s estud\u00e1mos um sistema de estrelas compactas que \u00e9 um laborat\u00f3rio incompar\u00e1vel para testar teorias da gravidade na presen\u00e7a de campos gravitacionais muito fortes. Para nossa alegria, fomos capazes de testar uma pedra angular da teoria de Einstein, a energia transportada pelas ondas gravitacionais, com uma precis\u00e3o que \u00e9 25 vezes melhor do que a do pulsar Hulse-Taylor (descoberto por Russell Alan Hulse e Joseph Hooton Taylor Jr. em 1974, que levou a que fossem laureados com o Pr\u00e9mio Nobel da F\u00edsica em 1993) e 1000 vezes melhor do que o atualmente poss\u00edvel com os detetores de ondas gravitacionais.” Ele explica que as observa\u00e7\u00f5es n\u00e3o est\u00e3o apenas de acordo com a teoria, “mas tamb\u00e9m pudemos ver efeitos que n\u00e3o podiam ser estudados antes.”<\/p>\n\n\n\n

A professora Ingrid Stairs da Universidade de Columbia Brit\u00e2nica em Vancouver d\u00e1 um exemplo: “Seguimos a propaga\u00e7\u00e3o de fot\u00f5es de r\u00e1dio emitidos por um farol c\u00f3smico, um pulsar, e rastre\u00e1mos o seu movimento no forte campo gravitacional de um pulsar companheiro. Vemos pela primeira vez como a luz n\u00e3o \u00e9 apenas atrasada devido a uma forte curvatura do espa\u00e7o-tempo em torno da companheira, mas tamb\u00e9m que a luz \u00e9 desviada por um pequeno \u00e2ngulo de 0,04 graus que conseguimos detetar. Nunca antes uma experi\u00eancia deste g\u00e9nero tinha sido realizada numa curvatura do espa\u00e7o-tempo t\u00e3o alta.”<\/p>\n\n\n\n

Este laborat\u00f3rio c\u00f3smico conhecido como “Pulsar Duplo” (PSR J0737-3039) foi descoberto por membros da equipa em 2003. \u00c9 composto por dois pulsares de r\u00e1dio que se orbitam um ao outro em apenas 147 minutos com velocidades de cerca de 1 milh\u00e3o de quil\u00f3metros por hora. Um pulsar gira muito depressa, cerca de 44 vezes por segundo. O companheiro \u00e9 jovem e tem um per\u00edodo de rota\u00e7\u00e3o de 2,8 segundos. \u00c9 o movimento em torno um do outro que pode ser usado como um laborat\u00f3rio de gravidade quase perfeito.<\/p>\n\n\n\n

O professor Dick Manchester da CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation), na Austr\u00e1lia, ilustra: “Este movimento orbital veloz de objetos compactos como estes – s\u00e3o cerca de 30% mais massivos do que o Sol, mas t\u00eam apenas 24 km de di\u00e2metro – permitem-nos testar muitas previs\u00f5es diferentes da relatividade geral – sete no total! Al\u00e9m das ondas gravitacionais, a nossa precis\u00e3o permite-nos sondar os efeitos da propaga\u00e7\u00e3o da luz, como o chamado “Atraso de Shapiro” e a curvatura da luz. Tamb\u00e9m medimos o efeito da “dilata\u00e7\u00e3o do tempo” que faz com que os rel\u00f3gios funcionem mais lentamente em campos gravitacionais. Precisamos at\u00e9 de ter em aten\u00e7\u00e3o a famosa equa\u00e7\u00e3o de Einstein, E = mc2, ao considerar o efeito da radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica emitida pelo pulsar de rota\u00e7\u00e3o r\u00e1pida no movimento orbital. Esta radia\u00e7\u00e3o corresponde a uma perda de massa de 8 milh\u00f5es de toneladas por segundo! Embora isto pare\u00e7a muito, \u00e9 apenas uma fra\u00e7\u00e3o min\u00fascula – 3 partes por cada mil quadrili\u00f5es (!) – da massa do pulsar por segundo.”<\/p>\n\n\n\n

Os investigadores tamb\u00e9m mediram – com uma precis\u00e3o de 1 parte por milh\u00e3o (!) – que a \u00f3rbita muda de orienta\u00e7\u00e3o, um efeito relativista tamb\u00e9m bem conhecido da \u00f3rbita de Merc\u00fario, mas aqui 140.000 vezes mais forte. Perceberam que, a este n\u00edvel de precis\u00e3o, tamb\u00e9m tinham que ter em considera\u00e7\u00e3o o impacto da rota\u00e7\u00e3o do pulsar no espa\u00e7o-tempo circundante, que \u00e9 “arrastado” com o pulsar girat\u00f3rio. O Dr. Norbert Wex do Instituto Max Planck para Radioastronomia, outro autor principal do estudo, explica: “Os f\u00edsicos chamam a isto o efeito Lense-Thirring ou arrasto de referenciais. Na nossa experi\u00eancia, isso significa que precisamos de considerar a estrutura interna de um pulsar como uma estrela de neutr\u00f5es. Portanto, as nossas medi\u00e7\u00f5es permitem-nos, pela primeira vez, usar o rastreamento preciso das rota\u00e7\u00f5es da estrela de neutr\u00f5es, uma t\u00e9cnica que chamamos de ‘temporiza\u00e7\u00e3o do pulsar’ para fornecer restri\u00e7\u00f5es \u00e0 extens\u00e3o de uma estrela de neutr\u00f5es.”<\/p>\n\n\n\n

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Os sete radiotelesc\u00f3pios usados para observa\u00e7\u00f5es do pulsar duplo PSR J0737-3039. No sentido hor\u00e1rio a partir do canto superior esquerdo: Radiotelesc\u00f3pio Effelsberg (Alemanha), Radiotelesc\u00f3pio de Nan\u00e7ay (NRT, Fran\u00e7a), WSRT (Westerbork Synthesis Radio Telescope, Holanda), Radiotelesc\u00f3pio Parkes (Austr\u00e1lia), Observat\u00f3rio Jodrell Bank (Reino Unido), VLBA (Very Long Baseline Array, EUA), GBT (Green Bank Telescope, EUA).
Cr\u00e9dito: Norbert Junkes\/MPIfR (Effelsberg), Letourneur e Observat\u00f3rio Nan\u00e7ay, ASTRON (WSRT), ATNF\/CSIRO (Parkes), Anthony Holloway (Jodrell Bank), NRAO\/AUI\/NSF (VLBA), NSF\/AUI\/Observat\u00f3rio Green Bank Observatory<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

A t\u00e9cnica de temporiza\u00e7\u00e3o do pulsar foi combinada com cuidadosas medi\u00e7\u00f5es interferom\u00e9tricas do sistema para determinar a sua dist\u00e2ncia com imagens de alta resolu\u00e7\u00e3o, resultando num valor de 2400 anos-luz com apenas 8% de margem de erro. O membro da equipa, o professor Adam Deller da Universidade Swinburne na Austr\u00e1lia e respons\u00e1vel por esta parte da experi\u00eancia, real\u00e7a: “\u00c9 a combina\u00e7\u00e3o de diferentes t\u00e9cnicas complementares de observa\u00e7\u00e3o que acrescenta valor extremo \u00e0 experi\u00eancia. No passado, estudos semelhantes eram frequentemente dificultados pelo conhecimento limitado da dist\u00e2ncia a tais sistemas.” N\u00e3o \u00e9 o caso aqui, onde al\u00e9m da temporiza\u00e7\u00e3o do pulsar e da interferometria, tamb\u00e9m os efeitos devido ao meio interestelar foram cuidadosamente levados em considera\u00e7\u00e3o. O professor Bill Coles, da Universidade da Calif\u00f3rnia em San Diego, concorda: “N\u00f3s reunimos todas as informa\u00e7\u00f5es poss\u00edveis sobre o sistema e deriv\u00e1mos uma imagem perfeitamente consistente, envolvendo f\u00edsica de muitas \u00e1reas diferentes, como f\u00edsica nuclear, gravidade, meio interestelar, f\u00edsica de plasma e muito mais. Isto \u00e9 bastante extraordin\u00e1rio.”<\/p>\n\n\n\n

“Os nossos resultados s\u00e3o bem complementares com outros estudos experimentais que testam a gravidade noutras condi\u00e7\u00f5es ou observam diferentes efeitos, como os detetores de ondas gravitacionais ou o EHT (Event Horizon Telescope). Tamb\u00e9m complementam outras experi\u00eancias de pulsares, como a nossa experi\u00eancia de temporiza\u00e7\u00e3o num sistema estelar triplo, que forneceu um teste independente (e soberbo) da universalidade da queda livre,” diz Paulo Freire, tamb\u00e9m do Instituto Max Planck para Radioastronomia.<\/p>\n\n\n\n

Michael Kramer conclui: “Alcan\u00e7\u00e1mos um n\u00edvel de precis\u00e3o sem precedentes. Experi\u00eancias futuras com telesc\u00f3pios ainda maiores podem ir, e ir\u00e3o, mais longe. O nosso trabalho mostrou a maneira como estas experi\u00eancias precisam de ser realizadas e quais os efeitos subtis que agora necessitam de ser levados em considera\u00e7\u00e3o. E, talvez, um dia encontraremos um desvio na relatividade geral…”<\/p>\n\n\n\n

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