Imagine que você é um astrônomo com idéias interessantes sobre as leis secretas do cosmos. Como qualquer bom cientista, você planeja um experimento para testar sua hipótese. E de repente a má notícia: não há como testá-lo, exceto talvez uma simulação de computador. Objetos cósmicos são muito grandes e desconfortáveis para crescer em uma placa de Petri ou colidir como partículas subatômicas.
Felizmente, existem raros lugares no espaço onde a natureza conduz seus próprios experimentos - como PSR J0337 + 1715. Este sistema triplo foi observado pela primeira vez em 2012 e, em 2014, os cientistas anunciaram oficialmente sua descoberta. Ele está localizado a 4.200 anos-luz de distância, na constelação de Touro.
Três núcleos de estrelas mortas giram em uma dança que pode confirmar - ou levar a uma revisão - a ideia de espaço-tempo de Einstein. As apostas são altas. Na década de 1970, um sistema de duas estrelas mortas forneceu fortes, embora circunstanciais, evidências que sustentam a teoria da relatividade geral de Einstein, e que as ondas gravitacionais que o LIGO acabou encontrando existiam. Por este trabalho, os cientistas receberam o Prêmio Nobel.
Para entender PSR J0337 + 1715 como parte do experimento, Joshua Sokol com a New Scientist propõe representá-lo como um local físico. Quase na mesma distância do centro do sistema, no qual a Terra gira em torno do Sol, está uma anã branca fria, os restos do núcleo solidificado de uma estrela como a nossa. Um pouco mais longe, há outra anã branca mais quente. Deve "gritar intensamente" no céu, diz Scott Ransome, do Observatório Nacional de Radioastronomia da Virgínia, que supervisiona as observações do sistema.
A cada 1,6 dias, esta anã branca interna orbita uma companheira invisível a olho nu. Mas na visão de raios-X ou raios gama, as duas anãs brancas são relativamente fracas em comparação com sua companheira, um objeto esférico de 24 quilômetros de comprimento que é uma vez e meia a massa do Sol.
É um pulsar, o resto de uma estrela muito maior. Ele gira uma vez a cada 2,73 milissegundos, como um demônio da poeira cósmica. Cada rotação libera um feixe de ondas de rádio para o céu que atinge a Terra a cada rotação - usamos seus sinais ultraprecisos como um relógio cósmico. E como esses corpos têm campos gravitacionais intensos e emaranhados, e temos relógios ligados a eles, seria extremamente conveniente testar Einstein.
A equipe de Ransom está rastreando o pulsar, medindo como as órbitas dos três corpos mudam e comparando os resultados com as previsões da teoria de Einstein. Eles se concentram em uma ideia especialmente a sério.
Pense na história apócrifa de Galileu na Torre Inclinada de Pisa, que jogou objetos no chão para mostrar que diferentes massas levam o mesmo tempo para viajar a mesma distância. O astronauta David Scott fez o mesmo experimento na lua com uma pena e um martelo.
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O princípio da chamada equivalência forte na relatividade geral dá continuidade a essa ideia. Ele argumenta que mesmo objetos com seus próprios campos gravitacionais deveriam reagir à gravidade da mesma forma que os outros.
Tal como acontece com as penas e um martelo, a anã branca interna e o pulsar muito mais pesado devem se comportar da mesma forma sob a atração gravitacional da anã branca externa. Do contrário, a órbita do par interno se tornará mais alongada do que o esperado - e o princípio de equivalência será violado, e a relatividade geral está errada.
E então haverá choque e pavor. Mas tal choque poderia ser esperado mais cedo ou mais tarde, já que a relatividade geral é famosa por não querer ser amiga de outras teorias da natureza.
“Qualquer teoria da gravidade que não seja a relatividade geral basicamente prediz que um forte princípio de equivalência falhará em algum nível”, diz Ransome.
Na Conferência Pulsar de setembro no Reino Unido, a equipe de Ransom espera anunciar novos resultados, começando com o trabalho de Anna Archibald, que testará o princípio de equivalência 50 a 100 vezes melhor do que nunca. Eles ainda não o fizeram, diz Ransom, porque existem alguns padrões de dados que parecem violar o princípio da equivalência e que precisam ser explorados mais de perto.
“Obviamente, isso será poderoso, por isso queremos ter certeza de que entendemos os dados corretamente”, diz Ransom. No momento, os computadores ainda estão fazendo análises.
Quais são as chances de que, quando o trabalho for lançado, as pessoas fiquem animadas?
“A maioria das pessoas acredita que um forte princípio de equivalência não pode falhar neste nível. Esta é uma das razões pelas quais batemos constantemente a cabeça contra a parede."
Talvez PSR J0337 + 1715 seja o experimento espacial perfeito: um experimento em que a relatividade geral irá definitivamente quebrar, não no papel, mas com certeza. Ou vamos esperar mais um pouco.
Ilya Khel
