Sistema triplo estelar prova que Einstein estava certo — de novo

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Imagem: NRAO / AUI / NSF/ S. Dagnello
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O PSR J0337 + 1715 é um pulsar a 4,2 mil anos-luz de distância, acompanhado de 2 estrelas anãs brancas. Esse sistema estelar triplo provou ser o laboratório de testes perfeito da Teoria Geral da Relatividade de Einstein — em particular, da chamada universalidade da queda livre (segundo ela, a gravidade atrai todos os objetos com a mesma aceleração). Mais uma vez, provou-se que Einstein estava certo.

Descoberto em 2007 na constelação de Touro, a estrela de nêutrons tem 1,44 vezes a massa do Sol e apenas 25 quilômetros de diâmetro, girando 366 vezes por segundo. Uma das anãs brancas move-se ao seu redor a cada 1,6 dia e, orbitando essa dupla a cada 327 dias, há outra estrela anã.

A prova da universalidade da queda livre seria medir se a atração gravitacional da anã branca externa afeta o pulsar (cuja gravidade é imensa) tanto quanto a pequenina anã branca da órbita interna.

O esforço conjunto internacional de radioastrônomos e astrofísicos do Jodrell Bank Centre for Astrophysics (GB), do Max Planck Institute for Radio Astronomy (Alemanha) e dos observatórios franceses de Paris, de Meuden e do Nançay Radio Observatory conseguiu determinar, com extrema precisão, que os três corpos estão sujeitos à mesma aceleração da gravidade, mesmo com massas tão díspares.

O pulsar e suas companheiras: a malha verde ilustra a curvatura do espaço-tempo causada pelas diferentes massas.O pulsar e suas companheiras: a malha verde ilustra a curvatura do espaço-tempo causada pelas diferentes massas.Fonte:  Max Planck Institute for Radio Astronomy/Michael Kramer 

Restrições a teorias alternativas

“A precisão com que conseguimos comprovar a universalidade da queda livre constituiu um dos testes mais rigorosos da teoria de Einstein já feitos — e ela passou com honras. Os resultados impõem restrições muito rigorosas às teorias alternativas da gravidade, que competem com a relatividade geral de Einstein para explicar a gravidade e a existência da energia escura no Universo", diz o líder do estudo, o astrofísico da Universidade de Manchester Guillaume Voisin.

O trabalho concluiu 8 anos de medições, através do Nançay Radio Observatory, dos tempos de chegada dos pulsos de rádio à Terra. "O pulsar emite um feixe de ondas de rádio, que cria um flash de luz captado com precisão de nanossegundos pelo radiotelescópio de Nançay. Esse registro, as observações semelhantes feitas em 2018 e a modelagem matemática permitiram inferir o movimento da estrela ", explicou Voisin.

A universalidade da queda livre — característica única da gravidade ao atrair todos os corpos com a mesma aceleração, independentemente de sua massa, densidade ou mesmo campo gravitacional — foi pensada pela primeira vez no século XVI por Galileu Galilei, que tentou prová-la ao largar bolas de diferentes pesos do alto da Torre de Pisa.

Laboratórios fora da Terra

Um experimento em andamento, dos últimos 50 anos, é o Teste Lunar de Variação a Laser (LLR). Nele, retrorrefletores postos na Lua refletem raios laser disparados da superfície terrestre. A medição dos intervalos nos quais os feixes retornam provou que a Terra e a Lua “caem” em direção ao Sol na mesma velocidade.

Isso foi confirmado pelo Microsatellite à traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence (acrônimo Microspore) em 2016, através da medição da aceleração de pequenos objetos em seu interior.

Em 2018, uma equipe internacional concluiu um estudo semelhante ao publicado agora (um de seus autores é o astrofísico Duncan Lorimer, o mesmo envolvido na pesquisa do sinal misterioso FRB 121102). A grande pergunta era se o princípio de Einstein se aplica a corpos extremamente massivos, e o pulsar PSR J0337 + 1715 continua dando a mesma resposta: sim.

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