Teoria da Relatividade de Einstein passa em teste que durou 16 anos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/12/2021

O experimento, que durou 16 anos, e continua, observou um dos ambientes mais extremos que se conhece.
[Imagem: Max Planck Institute for Radio Astronomy]

Pulsar duplo

Uma equipe internacional de astrônomos divulgou os dados de um estudo que durou 16 anos para verificar a confiabilidade das predições da Teoria da Relatividade de Einstein.

É de longe o teste mais rigoroso já feito da teoria, que não decepcionou: Ela passou com louvores em todas as sete medições realizadas.

Como laboratório de testes, Michael Kramer e seus colegas escolheram um dos ambientes mais extremos que se conhece: O pulsar duplo PSR J0737-3039A/B, o único conhecido em que os dois componentes do binário são reconhecidamente pulsares. E ele está relativamente próximo de nós, a cerca de 2.000 anos-luz de distância, o que facilita as observações.

Mas o elemento mais importante que levou à execução de uma campanha de observações tão longa é que a inclinação orbital do pulsar duplo em relação à Terra é quase lateral, fugindo apenas meio grau de uma visão perfeita de 90°.

Isso é importante porque os sinais do pulsar passam pelo plano orbital, onde eles são mais fortemente influenciados pela curvatura do espaço-tempo gerada pelo próprio sistema - ou seja, o pulsar duplo fornece uma janela única para se observar uma situação de gravidade extremamente forte.

Sete testes da Relatividade

No sistema observado, um pulsar orbita o outro em apenas 147 minutos, com velocidades de cerca de 1 milhão de km/h. E um deles gira em torna de si mesmo muito rápido, cerca de 44 vezes por segundo. O outro pulsar é mais jovem e mais lento, com um período de rotação de 2,8 segundos. Mas é o movimento entre eles que pode ser usado como um laboratório de gravidade quase perfeito.

A equipe então usou sete radiotelescópios dispostos ao redor do mundo e passou 16 anos observando os pulsares, de forma a coletar dados que dessem a maior precisão já obtida não apenas para um aspecto da Relatividade, mas para uma série inédita deles.

"Esse movimento orbital rápido de objetos compactos como esses - eles têm cerca de 30% mais massa do que o Sol, mas apenas cerca de 24 km de diâmetro - nos permite testar muitas previsões diferentes da Relatividade Geral - sete no total!" descreveu o professor Dick Manchester, da agência CSIRO, da Austrália.

E a teoria de Einstein passou em todos os sete testes com louvor.

"Para nossa alegria, fomos capazes de testar uma pedra angular da teoria de Einstein, a energia transportada pelas ondas gravitacionais, com uma precisão que é 25 vezes melhor do que com o pulsar Hulse-Taylor ganhador do Prêmio Nobel, e 1.000 vezes melhor do que atualmente possível com os detectores de ondas gravitacionais," comemorou o professor Michael Kramer, do Instituto Max Planck de Radioastronomia, na Alemanha, que liderou a campanha de observações.

A equipe continuará aprimorando suas técnicas - curiosamente, para tentar encontrar uma falha na teoria.
[Imagem: Max Planck Institute for Radio Astronomy]

Em busca de uma falha

De fato, a pesquisa foi além da mera comprovação da teoria: Graças à precisão e à riqueza dos dados obtidos, a equipe conseguiu ver efeitos que nunca puderam ser estudados antes.

"Além das ondas gravitacionais e da propagação da luz, nossa precisão também nos permite medir o efeito da 'dilatação do tempo', que faz os relógios rodarem mais devagar em campos gravitacionais.

"Nós precisamos até mesmo levar em conta a famosa equação de Einstein E = mc² ao considerar o efeito da radiação eletromagnética emitida pelo pulsar de rotação rápida no movimento orbital.

"Essa radiação corresponde a uma perda de massa de 8 milhões de toneladas por segundo! Embora pareça muito, é apenas uma pequena fração - 3 partes em um bilhão de bilhões (!) - da massa do pulsar por segundo," descreveu Manchester.

"Vimos, pela primeira vez, como a luz é não apenas retardada devido a uma forte curvatura do espaço-tempo ao redor do companheiro, mas também que a luz é desviada por um pequeno ângulo de 0,04 grau, que pudemos detectar. Nunca antes tal experimento foi conduzido em uma curvatura do espaço-tempo tão alta," acrescentou Ingrid Stairs, da Universidade da Colúmbia Britânica, no Canadá.

Por mais que estejam alegres e comemorando os resultados, a equipe afirma que continuará melhorando as técnicas e os instrumentos para aumentar ainda mais a precisão dos resultados para, quem sabe, encontrar algum desvio na Teoria da Relatividade. Afinal, já sabemos que a Relatividade não descreve o quadro todo do Universo, de forma que todos anseiam por encontrar algo além dela.

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