Espaço-tempo girando ao redor de estrela morta confirma previsão de Einstein

Por Patrícia Gnipper | 31 de Janeiro de 2020 às 21h40
Mark Myers, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave

Que Albert Einstein estava certo em sua Teoria da Relatividade Geral, não é uma surpresa. Nos anos mais recentes, diversas observações espaciais viabilizadas pelas tecnologias modernas comprovaram que previsões feitas pelo físico há mais de 100 anos eram precisas — e isso acaba de acontecer mais uma vez com a observação do tecido do espaço-tempo girando ao redor de uma estrela morta.

Em sua teoria, Einstein afirmou que o espaço-tempo se agitaria em torno de um corpo maciço e rotativo. Para ilustrar essa ideia, imagine uma esfera pesada submersa em um líquido viscoso, como o mel, por exemplo, e adicione um pouco de corante a essa mistura. Agora imagine essa esfera rodando em alta velocidade. À medida que a esfera gira, o mel ao seu redor gira também, fazendo com que o corante passe a girar junto à mistura. Pois bem, Einstein previu que o mesmo se aplicaria ao universo.

Para detectar esse fenômeno, o ideal é observar objetos espaciais bastante massivos e com campos gravitacionais mais poderosos do que o de corpos como o nosso planeta. Estamos falando, então, de coisas como estrelas de nêutrons e anãs brancas — e foi exatamente isso o que fez um grupo internacional de cientistas, em um esforço conjunto, que rendeu um estudo publicado na renomada revista Science.

Eles se concentraram no objeto PSR J1141-6545, um pulsar com cerca de 1,27 vez a massa do Sol e localizado entre 10.000 e 25.000 anos-luz de distância da Terra. Pulsares são estrelas de nêutrons com intenso campo magnético, que transformam energia rotacional em energia eletromagnética. Então, à medida que o pulsar gira rapidamente, o campo magnético induz um campo elétrico em sua superfície, que é suficiente para levar elétrons da superfície à magnetosfera, onde eles são acelerados, emitindo radiação em um feixe estreito que "escapa" por pontos mais fracos do campo magnético. Em outras palavras, um pulsar nada mais é do que uma estrela de nêutrons em rotação e "cuspindo" energia, sendo que estrelas de nêutrons são o que restou de estrelas grandes que morreram ao explodirem como uma supernova.

O PSR J1141-6545 fica ao redor de uma anã branca com quase a mesma massa do nosso Sol. Anãs brancas são núcleos extremamente densos de estrelas mortas, remanescentes de estrelas de tamanho médio quando esgotam seu combustível e perdem suas camadas externas. É o destino do Sol, por sinal, que está destinado a se tornar uma anã branca daqui a alguns bilhões de anos — tal qual acontecerá com mais de 90% das estrelas conhecidas em nossa galáxia.

A órbita deste pulsar ao redor da anã branca dura menos de cinco horas, a uma velocidade aproximada de 1 milhão de km/h. Os cientistas mediram sempre que os sinais do pulsar chegaram à Terra com precisão de 100 microssegundos durante quase duas décadas, contando com radiotelescópios australianos para tal. Então, a equipe detectou um desvio de longo prazo na dinâmica orbital do pulsar com a anã branca.

O estudo mostra que tal desvio, portanto, é consequência da velocidade de rotação da anã branca, que faz com que a órbita do pulsar mude sua orientação lentamente. Os pesquisadores estimaram que a anã branca gira em seu eixo cerca de 30 vezes por hora — e essa taxa de rotação acelerada deve ser consequência do processo de explosão da supernova que gerou o pulsar PSR J1141-6545. Agora lembre do exemplo da esfera mergulhada em mel com corante que citamos no início deste texto? Pois bem, nas palavras de Vivek Venkatraman Krishnan, astrofísico do Instituto Max Planck de Radioastronomia, na Alemanha (e autor principal do estudo), "a esfera seria a anã branca, o mel a curvatura do espaço-tempo, e o corante é o pulsar".

A detecção do espaço-tempo girando ao redor da anã branca com o pulsar ao seu redor é mais uma validação da Teoria da Relatividade Geral, publicada por Einstein em 1915 — época em que esse tipo de observação ainda era um sonho distante.

Fonte: Space.com, Scientific American

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