Uma das previsões da teoria geral da relatividade de Einstein é que qualquer corpo em rotação muda a própria estrutura do espaço-tempo ao seu redor. Este fenômeno é conhecido como 'arrastamento de quadro'.
Na vida cotidiana, arrastar e soltar quadros não é essencial, pois o efeito é incrivelmente pequeno. A detecção desse efeito, causado por toda a rotação da Terra, requer satélites como o 'Gravity Probe B' de US $ 750 milhões, que detectou mudanças angulares em giroscópios equivalentes a um grau a cada 100.000 anos ou mais.
Felizmente para nós, existem muitos laboratórios de gravidade natural no universo onde os físicos podem observar as previsões de Einstein em toda a sua glória.
Curvatura do espaço – tempo. (Mark Myers / OzGrav ARC Center of Excellence)
Um estudo realizado pela equipe de cientistas, publicado na revista Science, revela evidências de arrastar e soltar quadros em uma escala muito mais visível usando um radiotelescópio e um par de estrelas compactas orbitando uma a outra em velocidades vertiginosas.
O movimento dessas estrelas pode ter confundido os astrônomos na época de Newton, uma vez que elas claramente se movem no espaço-tempo curvo, e a teoria geral da relatividade de Einstein é necessária para explicar suas trajetórias.
A relatividade geral é a base da moderna teoria da gravidade. Isso explica o movimento preciso das estrelas, planetas e satélites e até mesmo a passagem do tempo. Uma de suas previsões menos conhecidas é que corpos em rotação arrastam o espaço-tempo junto com eles. Quanto mais rápido o objeto gira e quanto mais massivo ele é, mais perceptível a mudança no espaço-tempo.
Um tipo de objeto é uma anã branca. Esses são os restos de estrelas mortas que já tiveram várias vezes a massa do nosso Sol, mas esgotaram seu combustível de hidrogênio.
O que resta é semelhante em tamanho ao da Terra, mas centenas de milhares de vezes mais massivo. As anãs brancas também podem girar muito rapidamente, completando uma revolução completa a cada minuto ou dois, em vez de 24 horas como a Terra.
O arrasto causado por tal anã branca seria cerca de 100 milhões de vezes mais poderoso do que o da Terra.
Isso é muito bom, mas não podemos voar até uma anã branca e lançar satélites ao redor dela. Felizmente, a natureza é gentil com os astrônomos e tem sua própria maneira de nos permitir observá-los através de estrelas em órbita chamadas pulsares.
Vinte anos atrás, o radiotelescópio CSIRO Parkes descobriu um par estelar único que consiste em uma anã branca (do tamanho da Terra, mas cerca de 300.000 vezes mais pesada) e um pulsar de rádio (do tamanho de uma pequena cidade, mas 400.000 vezes mais pesada que a Terra).
Em comparação com as anãs brancas, os pulsares geralmente estão em um nível diferente. Eles não são feitos de átomos comuns, mas nêutrons pressionados uns contra os outros, tornando-os incrivelmente densos. Além disso, o pulsar gira 150 vezes por minuto.
Isso significa que 150 vezes por minuto um 'feixe de luz' de ondas de rádio emitidas por este pulsar passa por nosso ponto de observação aqui na Terra. Podemos usar isso para traçar o caminho do pulsar conforme ele gira em torno da anã branca, com base no momento em que seu pulso atinge nosso telescópio e sabendo a velocidade da luz. Este método mostrou que duas estrelas orbitam uma à outra em menos de 5 horas.
Este par, oficialmente denominado PSR J1141-6545, é um laboratório de gravidade ideal. Desde 2001, os cientistas viajaram para CSIRO Parkes várias vezes por ano para mapear a órbita deste sistema, que mostra muitos dos efeitos gravitacionais de Einstein.
Embora PSR J1141-6545 esteja a várias centenas de quatrilhões de quilômetros de distância (quatrilhão – milhão de bilhões), sabemos que o pulsar gira 2,5387230404 vezes por segundo e que sua órbita está em equilíbrio.
Isso significa que o plano de sua órbita não é fixo, mas gira lentamente.
Como esse sistema surgiu?
Quando pares de estrelas surgem, a mais massiva morre primeiro, geralmente criando uma anã branca. Antes que a segunda estrela morra, ela transfere matéria para sua companheira.
Uma anã branca que gira enquanto absorve matéria de sua companheira. (ARC Centro de Excelência para Descoberta de Ondas Gravitacionais)
Um disco se forma quando esse material cai em direção a uma anã branca e acelera a anã branca por dezenas de milhares de anos.
Em raras ocasiões como essa, uma segunda estrela pode explodir em uma supernova, deixando para trás um pulsar. A anã branca, em rápida rotação, arrasta o espaço-tempo com ela, fazendo com que o plano orbital do pulsar se incline. Essa inclinação é o que observamos em nosso mapeamento da órbita do pulsar.
O próprio Einstein pensava que muitas de suas previsões sobre o espaço e o tempo nunca seriam descobertas. Mas, nos últimos anos, houve uma revolução na astrofísica extrema, incluindo a descoberta de ondas gravitacionais e imagens de um buraco negro usando uma rede mundial de telescópios.
Matthew Bailes, pesquisador ARC, Swinburne University of Technology, Max Planck Institute Research Fellow.
Este artigo foi publicado pela The Conversation.
Fontes: Foto: Mark Myers / OzGrav ARC Center of Excellence / Swinburne University of Technology
