Einstein, testado e aprovado mais uma vez!

Em 1916, o físico Albert Einstein publicou sua teoriada Relatividade Geral, que vem a ser a descrição da gravidade usada hoje em dia. Ela diz que a gravidade pode ser descrita como uma propriedade geométrica do espaço e do tempo. Em particular, a curvatura do tempo e do espaço está diretamente relacionada com as propriedades da matéria.
As bases da Relatividade Geral já tinham sido tratadas uns dez anos antes, com a publicação da teoria da Relatividade Especial. A descrição da gravidade por um tratamento geométrico e a complexidade da sua matemática, fez com que a Relatividade fosse recebida com ceticismo e com muitas críticas, algumas até hoje! Tanto que Einstein não ganhou o seu prêmio Nobel de física em 1921 pela teoria que o fez famoso, mas sim pela explicação do efeito fotoelétrico a partir de bases da mecânica quântica.
Como toda teoria, ainda mais uma como essa que alterava profundamente a maneira como entendemos a força da gravidade descrita por Isaac Newton em 1687, a Relatividade tem sido testada sob as mais diversas condições. Suas previsões não são muito fáceis de se verificar, mas com o decorrer das décadas a teoria vem sendo testada e aprovada. Por exemplo, as lentes gravitacionais, a existência de buracos negros, a precessão de Mercúrio e a dilatação gravitacional do tempo são exemplos de sucesso da teoria.
Recentemente vimos o anúncio que neutrinos teriam sido detectados viajando a velocidades superiores a da luz, o que violaria um dos pilares da Relatividade. Tanta é a ânsia de alguns cientistas em encontrar uma falha nessa teoria, que houve um anúncio precipitado dessas observações. Depois de vários testes e tentativas de se reproduzir esses resultados, ficou claro que tudo não passava de uma sucessão de erros de procedimento que culminou com uma conclusão errada e na demissão do apressadinho.
Agora, vem do céu mais uma confirmação da Relatividade Geral: estudando um par de estrelas exóticas, uma anã-branca orbitando um pulsar. Ambos são objetos compactos, ou seja, ambos têm massa entre uma ou duas vezes a massa do Sol, mas tudo isso compactado em um raio muito pequeno, o que dá uma densidade absurda.
A estrela de nêutrons é na verdade um pulsar, resto de uma supernova, que gira 25 vezes por segundo e que tem duas vezes a massa do Sol e apenas 20 km de diâmetro, que emite ondas de rádio e foi batizado de PSR J0348+0432. Já a anã-branca é o resto de uma estrela mais ou menos do tamanho do Sol que está lentamente esfriando, mas que também tem uma densidade bem alta, e que pode ser observada em telescópios ópticos. Uma dupla como essa produz uma situação extrema para testar a Relatividade e mesmo as teorias “concorrentes”.
De acordo com a teoria de Einstein, um par de objetos como esses produziria ondas gravitacionais que, ao serem emitidas, roubariam energia do sistema. Isso faria com que a distância entre as duas estrelas fosse diminuindo sutilmente. A taxa de aproximação, ou de decaimento da órbita, pode ser medida precisamente através do registro dos pulsos rádio emitidos pela estrela de nêutrons. Pulsares são talvez os melhores relógios que a natureza consegue produzir, com uma periodicidade muito regular. Qualquer alteração nas órbitas, por menor que seja, se reflete no tempo de chegada dos pulsos.

Uma das críticas à Relatividade diz que em situações muito extremas ela deve falhar. Isso se observa quando se tenta conciliar a Relatividade com a Quântica, em escalas muito pequenas de tamanho. Hoje em dia, físicos teóricos tentam a todo custo promover essa unificação, até agora sem sucesso. Uma outra situação extrema seria a que se verifica em campos gravitacionais muito intensos, nesse limite, dizem os críticos, a Relatividade deixaria de fornecer resultados compatíveis com as observações.
O pulsar J0348+0432 produz uma situação extrema dessas, pois um par de objetos compactos assim é capaz de produzir ondas gravitacionais intensas que, apesar de não poderem ainda serem detectadas diretamente, provocam alterações na dinâmica do sistema. Com medidas tão precisas capazes de detectar variações de 8 milionésimos de segundo por ano, os pulsos rádio revelaram um decaimento da órbita exatamente igual ao previsto pela Relatividade Geral, se o mecanismo de perda de energia estiver associada às ondas gravitacionais.
Uma situação análoga, quando foi descoberto o pulsar duplo PSR B1913+16, rendeu o Nobel de física em 1993 justamente por mostrar que a perda de energia do sistema poderia ser explicada por radiação gravitacional. Agora, além de mais uma confirmação da teoria, um teste de situação extrema. Esse estudo, liderado por John Antoniadis, um estudante de doutorado do Instituto Max Planck, da Alemanha, foi publicado pela revista “Science” nesta sexta-feira.
Crédito das fotos: Imagem recolorida por Mads Madsen e Divulgação

sex, 26/04/13

por Cássio Barbosa |

categoria Observatório