Super pulsar comprova teorias de Einstein

Com informações do ESO - 26/04/2013

O binário exótico emite "radiação gravitacional", ondas no espaçotempo. Embora estas ondas gravitacionais (apresentadas como a grade na imagem) não possam ser detectadas diretamente pelos astrônomos a partir da Terra, podem ser observadas indiretamente medindo-se a variação da órbita do sistema à medida que este perde energia. Como o pulsar é extremamente pequeno, o tamanho relativo dos dois objetos não está desenhado em escala.
[Imagem: Antoniadis et al./Science]

Matéria condensada

Uma dupla de estrelas bizarra, constituída pela estrela de nêutrons de maior massa conhecida até hoje e uma estrela anã branca, ajudou a fazer um dos testes mais rigorosos até hoje das teorias da relatividade geral e da gravitação de Einstein.

Até agora, as novas observações estão exatamente de acordo com as previsões da relatividade geral e são inconsistentes com algumas teorias alternativas.

Uma equipe internacional descobriu binário exótico, constituído por uma estrela de nêutrons, pequena mas excepcionalmente pesada, que gira em torno de seu próprio eixo 25 vezes por segundo, e por uma estrela anã branca que a orbita a cada duas horas e meia.

A estrela de nêutrons é um pulsar (chamado PSR J0348+0432) que emite ondas de rádio, que podem ser observadas a partir da Terra com radiotelescópios. Além de ser muito interessante por si só, este par incomum é também um laboratório único para testar os limites das teorias físicas.

O pulsar é o que resta da explosão de uma supernova. Ele é duas vezes mais pesado que o Sol, mas tem um diâmetro de apenas 20 quilômetros.

A gravidade em sua superfície é mais de 300 bilhões de vezes mais intensa que a sentida na Terra, e, em seu centro, cada pedaço do tamanho de um cubo de açúcar tem mais de um bilhão de toneladas de matéria comprimidas.

A sua companheira anã branca é apenas um pouco menos exótica: trata-se de um resto brilhante de uma estrela muito mais leve, que perdeu a sua atmosfera e que lentamente vai se apagando.

Esta concepção artística mostra o objeto duplo exótico constituído por uma estrela de nêutrons, pequena mas excepcionalmente pesada, que gira em torno de seu próprio eixo 25 vezes por segundo, e por uma estrela anã branca que a orbita a cada duas horas e meia.
[Imagem: ESO/L. Calçada]

Desafios à teoria da relatividade

A teoria da relatividade geral de Einstein, que explica a gravidade como uma consequência da curvatura do espaço-tempo criada pela presença de matéria e energia, tem resistido a todos os testes desde o primeiro momento da sua publicação, há quase um século atrás.

Mas ela não pode ser a explicação derradeira e deverá, em última instância, perder a sua validade. Isto principalmente porque a relatividade geral não é consistente com outra grande teoria física do século XX, a mecânica quântica. Ela também prevê singularidades para certas circunstâncias, quando algumas quantidades tendem para o infinito, tal como no centro de um buraco negro.

Os físicos construíram outras teorias de gravidade que levam a previsões diferentes das da relatividade geral. Para algumas destas alternativas, as diferenças são percebidas apenas para campos gravitacionais extremamente fortes, os quais não podem ser encontrados no Sistema Solar.

Em termos de gravidade, o superpulsar é de fato um objeto extremo, mesmo quando comparado com outros pulsares que foram usados em testes de alta precisão da relatividade geral de Einstein.

Em campos gravitacionais tão fortes, pequenos aumentos na massa podem levar a grandes variações no espaçotempo em torno destes objetos.

Até agora, os astrônomos não tinham ideia do que podia acontecer na presença de uma estrela de nêutrons de massa tão elevada como a PSR J0348+0432. Este objeto oferece a oportunidade única de levar estes testes a territórios literalmente desconhecidos.

A equipe combinou as observações da anã branca, obtidas pelo Very Large Telescope do ESO, com o sinal muito preciso do pulsar obtido pelos radiotelescópios.

Um sistema binário tão próximo emite ondas gravitacionais e perde energia, o que faz com que o período orbital varie ligeiramente, sendo que as previsões para esta variação feitas pela relatividade geral e pelas outras teorias são diferentes.

Os dados deram razão a Einstein.

Este é apenas o começo dos estudos detalhados sobre este objeto único, e os astrônomos irão utilizá-lo para testar a relatividade geral com cada vez mais precisão nos próximos meses.

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