Uma equipe internacional de astrofísicos liderada pelo professor australiano Matthew Bailes, do Centro de Excelência em Descoberta de Ondas Gravitacionais (OzGrav) do Australian Research Council (ARC), mostrou novas e empolgantes evidências de “arrasto de quadro” – como a rotação de um corpo celeste torce espaço e tempo – depois de rastrear a órbita de um par estelar exótico por quase duas décadas. Os dados, que são mais uma evidência da teoria da relatividade geral de Einstein, foram publicados na revista “Science”.
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Mais de um século atrás, Albert Einstein publicou sua teoria, segundo a qual a força da gravidade surge da curvatura do espaço e do tempo e que objetos, como o Sol e a Terra, alteram essa geometria. Os avanços na instrumentação levaram a uma enxurrada recente de ciência (ganhadora do prêmio Nobel) sobre fenômenos mais distantes, relacionados à relatividade geral. A descoberta de ondas gravitacionais foi anunciada em 2016; a primeira imagem de uma sombra de buraco negro e de estrelas orbitando o buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia foi publicada no ano passado.
Há quase 20 anos, uma equipe liderada por Bailes, da Universidade de Tecnologia de Swinburne, em Melbourne, e diretor do OzGrav, começou a observar duas estrelas girando em torno de si em velocidades surpreendentes com o radiotelescópio de 64 metros de Parkes, da Organização de Pesquisa Industrial e Científica da Comunidade de Nações (CSIRO, em inglês). Uma das estrelas é uma anã branca do tamanho da Terra , mas com 300 mil vezes a sua densidade; a outra é uma estrela de nêutrons que, embora tenha apenas 20 quilômetros de diâmetro, possui cerca de 100 bilhões de vezes a densidade da Terra. O sistema, denominado PSR J1141-6545 e descoberto em Parkes, está repleto de maravilhas relativísticas.
Descarte do núcleo externo
Antes de explodir (tornando-se uma estrela de nêutrons), cerca de um milhão de anos atrás, a segunda estrela começou a inchar, descartando seu núcleo externo, que caiu sobre a anã branca próxima. Esses detritos fizeram a anã branca girar cada vez mais rapidamente, até que seu dia fosse medido apenas em minutos.
Em 1918 (três anos após Einstein publicar sua teoria), os matemáticos austríacos Josef Lense e Hans Thirring perceberam que, se o físico alemão estivesse certo, todos os corpos em rotação deveriam “arrastar” o próprio tecido do espaço-tempo ao seu redor.
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Na vida cotidiana, o efeito é minúsculo e quase indetectável. No início do século 21, porém, a primeira evidência experimental desse efeito foi vista em giroscópios que orbitam a Terra, cuja orientação foi arrastada na direção do giro do nosso planeta. Uma anã branca que gira rapidamente, como a do sistema PSR J1141-6545, arrasta o espaço-tempo com uma força 100 milhões de vezes maior que essa.
Mudança gradual
Um pulsar em órbita em torno de uma anã branca apresenta uma oportunidade única de explorar a teoria de Einstein em um novo regime ultrarrelativístico.
O autor principal do estudo publicado na “Science”, Vivek Venkatraman Krishnan, do Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR, no original), da Alemanha, recebeu a tarefa de desvendar todos os efeitos relativísticos concorrentes em jogo no sistema como parte de seu doutorado na Universidade de Tecnologia de Swinburne. Ele notou que, a menos que permitisse uma mudança gradual na orientação do plano da órbita, a relatividade geral não fazia sentido.
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O astrofísico português Paulo Freire, do MPIfR, percebeu que o arrasto de quadro de toda a órbita poderia explicar sua órbita inclinada, e a equipe apresentou evidências convincentes em apoio a isso no seu artigo. O texto mostra que a relatividade geral está viva e bem, exibindo mais uma de suas muitas previsões.