A teoria da relatividade geral de Einstein foi confirmada mais uma vez, desta vez na oscilação de um pulsar a 25.000 anos-luz da Terra. Ao longo de 14 anos, os astrônomos observaram a estrela giratória de nêutrons PSR J1906 + 0746.
Objetivo deles? Estudar a oscilação, ou precessão, de dois pulsares enquanto eles orbitam, um fenômeno raro predito pela relatividade geral.
Os astrônomos, liderados por Gregory Desvignes, do Instituto Max Planck de Radioastronomia, em Bonn, na Alemanha, publicaram seus resultados na edição de 6 de setembro da revista Science. Suas descobertas podem ajudar a estimar o número desses chamados pulsares binários em nossa galáxia e a taxa de fusões de estrelas de nêutrons, que podem produzir ondas gravitacionais (também previstas pela relatividade) que podem ser observadas na Terra.
Os pulsares são estrelas de nêutrons que giram rapidamente e emitem jatos de partículas carregadas de seus pólos magnéticos. Campos magnéticos intensos aceleram as partículas quase à velocidade da luz, criando feixes de ondas de rádio que brilham no espaço como faróis cósmicos. Com precisão semelhante ao relógio, os pulsares giram até milhares de vezes por segundo, criando um pulso previsível quando os feixes varrem a Terra. Os núcleos compactos das estrelas mortas criam mais massa do que o nosso sol no espaço de uma cidade e são os objetos mais compactos do universo - objetos de teste ideais para a teoria da relatividade geral.
"Os pulsares podem fornecer testes de gravidade que não podem ser feitos de nenhuma outra maneira", disse a coautora do estudo Ingrid Stairs, da Universidade da Colúmbia Britânica em Vancouver, em comunicado. "Este é mais um exemplo bonito de tal teste".
A relatividade geral, que Albert Einstein formulou pela primeira vez em 1915, descreve como a matéria e a energia distorcem o tecido do espaço-tempo para criar a força da gravidade. Objetos densos e massivos, como pulsares, podem dobrar drasticamente o espaço-tempo. Se dois pulsares se vêem orbitando um ao outro, a relatividade geral prevê que eles podem criar uma leve oscilação à medida que giram, como um topo giratório lento. Essa conseqüência da gravidade é chamada de precessão de rotação relativística.
Quando os astrônomos descobriram o PSR J1906 + 0746 em 2004, ele parecia quase todos os outros pulsares, com dois feixes polarizados definidos visíveis a cada rotação. Mas, quando a estrela de nêutrons foi observada uma segunda vez anos depois, apenas um feixe apareceu. Examinando as observações de 2004 a 2018, a equipe de Desevignes determinou que o desaparecimento do feixe foi causado pela precessão do pulsar.
Usando os 14 anos de dados, eles desenvolveram um modelo com 50 anos e prevendo com precisão o desaparecimento e o reaparecimento de ambos os feixes desde a precessão. Quando compararam o modelo com a observação, a taxa de precessão correspondeu, com apenas 5% de incerteza. Os dados estavam em perfeita concordância com a teoria de Einstein.
"O experimento levou muito tempo para ser concluído", disse Michael Kramer, diretor do departamento de física fundamental em radioastronomia do Instituto Max Planck, em comunicado. "Ser paciente e diligente realmente valeu a pena."
