As observações de uma família incomum de estrelas, que abrigam um pulsar e duas anãs brancas, ajudaram os cientistas a provar que a gravidade diminui o fluxo do tempo e dobra o espaço exatamente como previsto pela teoria da relatividade de Einstein.
“Fizemos a pergunta 'Como cai a fonte da gravidade?' Pode parecer estranho para o público desinformado, mas do ponto de vista de Einstein, massa e energia são uma e a mesma coisa. Se o princípio da equivalência for violado, então o acúmulo de energia cercado por um poderoso campo gravitacional se acelerará durante a queda de uma forma completamente diferente do que um monte de energia semelhante fora dele”, diz Anne Archibald da Universidade de Amsterdam (Holanda).
Archibald e seus colegas falaram na conferência anual da American Astronomical Society em Washington na semana passada. Eles falaram sobre como conseguiram usar observações do sistema estelar único J0337 + 1715 na constelação de Touro para o teste mais difícil e preciso do chamado princípio de equivalência - um dos fundamentos da teoria geral da relatividade de Einstein.
Este princípio, em sua forma mais geral e simplificada, afirma que partículas de luz de diferentes comprimentos de onda emitidas por um objeto distante no espaço devem chegar à Terra ao mesmo tempo, mesmo que tenham passado por poderosos campos gravitacionais. Outros objetos do mundo visível deveriam se comportar de maneira semelhante, começando com bolas e penugens nos experimentos de Galileu e terminando com torrões de energia.
O princípio da equivalência já foi repetidamente testado na Terra e em órbita usando a sonda American Gravity Probe A, o Radioastron russo e um par de satélites europeus Galileo. Por outro lado, os cientistas ainda não têm certeza se ela é observada nos cantos mais extremos do espaço - nas "famílias" de estrelas de nêutrons ou nas proximidades de buracos negros.
Archibald e seus colegas realizaram o primeiro teste observando uma espécie de "matryoshka" gravitacional, um sistema de três "estrelas mortas" - um pulsar e duas anãs brancas.
Uma das anãs brancas e o pulsar giram em torno um do outro a uma distância tão pequena que eles geram ondas gravitacionais ainda invisíveis para nós, mas poderosas o suficiente. A situação é ainda mais complicada pela segunda anã branca movendo-se em torno das duas primeiras estrelas e obscurecendo sua luz periodicamente.
Esse arranjo desse sistema estelar permitiu aos cientistas verificar se Einstein estava certo. O fato é que se o princípio da equivalência não fosse observado e objetos com um campo gravitacional mais poderoso "caíssem" mais rápido que seus vizinhos, então a órbita do pulsar seria curvada de uma certa maneira, estendendo-se em direção a uma anã branca mais distante e movendo-se em um círculo com ela …
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Essas curvaturas, por sua vez, podem ser percebidas pela força com que os sinais do pulsar são atrasados em diferentes momentos, quando ele supostamente está localizado em diferentes pontos de sua órbita alongada. Guiados por esta ideia, os cientistas observaram J0337 + 1715 usando o radiotelescópio americano GBT e o telescópio óptico Gemini no Havaí.
Como essas observações mostraram, os sinais do pulsar alcançaram a Terra em intervalos de tempo aproximadamente iguais, o que confirmou a teoria de Einstein com uma precisão de medição ainda alta, excedendo os registros anteriores em 50-100 vezes.
Resultado semelhante, como observam os astrônomos, mais uma vez não permite aos físicos entender como é possível eliminar as contradições entre a teoria da relatividade e a física quântica, que é necessária para explicar o que está acontecendo dentro dos buracos negros e entender como o universo se desenvolverá no futuro.
