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Uma colaboração internacional de cientistas registrou a confirmação mais precisa até o momento para uma das pedras angulares da teoria da relatividade geral de Einstein, "a universalidade da queda livre".
A nova pesquisa mostra que a teoria vale para objetos fortemente autogravitantes, como estrelas de nêutrons. Usando um radiotelescópio, os cientistas podem observar com muita precisão o sinal produzido pelos pulsares, um tipo de estrela de nêutrons e testar a validade da teoria da gravidade de Einstein para esses objetos extremos. Em particular, a equipe analisou os sinais de um pulsar chamado "PSR J0337 + 1715 'gravado pelo grande radiotelescópio de Nançay, localizado no coração de Sologne (França).
O princípio da universalidade da queda livre afirma que dois corpos caídos em um campo gravitacional sofrem a mesma aceleração independentemente de sua composição. Isso foi demonstrado pela primeira vez por Galileu, que famosamente teria jogado objetos de diferentes massas do topo da torre de Pisa para verificar se ambos alcançavam o solo simultaneamente.
Esse princípio também está no cerne da teoria da relatividade geral de Einstein . No entanto, algumas dicas, como a inconsistência entre a mecânica quântica e a relatividade geral, ou o enigma da dominação da matéria escura e da energia escura na composição do Universo, levaram muitos físicos a acreditar que a relatividade geral pode não ser, afinal, a teoria final da gravidade.
As observações do Pulsar J0337 + 1715, que é uma estrela de nêutrons com um núcleo estelar de 1,44 vezes a massa do Sol que colapsou em uma esfera de apenas 25 km de diâmetro, mostra que ele orbita duas estrelas anãs brancas que são muito mais fracas. campo de gravidade. As descobertas, publicadas hoje na revista Astronomy and Astrophysics , demonstram que a universalidade do princípio da queda livre está correta.
Guillaume Voisin, da Universidade de Manchester, que liderou a pesquisa, disse: "O pulsar emite um feixe de ondas de rádio que varre o espaço. A cada turno, isso cria um flash de luz de rádio que é gravado com alta precisão pelo radiotelescópio de Nançay. À medida que o pulsar se move em sua órbita, o tempo de chegada da luz na Terra é alterado: são as medições precisas e a modelagem matemática, com precisão de nanossegundos, desses tempos de chegada que permitem aos cientistas inferir com precisão requintada o movimento da estrela .
"Acima de tudo, é a configuração única desse sistema, semelhante ao sistema Terra-Lua-Sol, com a presença de um segundo companheiro (desempenhando o papel do Sol) em direção ao qual as duas outras estrelas 'caem' (órbita) que permitiu realizar uma versão estelar da famosa experiência de Galileu da torre de Pisa. Dois corpos de composições diferentes caem com a mesma aceleração no campo gravitacional de um terceiro ".
"O pulsar emite um feixe de ondas de rádio que varre o espaço. A cada turno, isso cria um flash de luz de rádio que é gravado com alta precisão pelo radiotelescópio de Nançay. À medida que o pulsar se move em sua órbita, o tempo de chegada da luz na Terra é É a medição precisa e a modelagem matemática, com precisão de nanossegundos, desses tempos de chegada que permitem aos cientistas inferir com precisão requintada o movimento da estrela ", diz o Dr. Guillaume Voisin.
As medições foram registradas por uma equipe colaborativa da Universidade de Manchester, no Observatório de Paris - PSL, do CNRS francês e do LPC2E (Orléans, França), e do Instituto Max Planck de Radioastronomia. O pulsar orbita duas estrelas anãs brancas , uma das quais orbita o pulsar em apenas 1,6 dias a uma distância cerca de 10 vezes mais próxima do pulsar do que o planeta Mercúrio é do Sol. Este sistema binário, um pouco como a Terra e a Lua no sistema solar, orbita com uma terceira estrela, uma anã branca de 40% da massa do Sol, localizada um pouco além da distância que separa o sistema Terra-Lua do Sol.
No sistema solar, o experimento de variação do laser lunar permitiu verificar que a Lua e a Terra são identicamente afetadas pelo campo de gravidade do Sol, conforme previsto pela universalidade da queda livre (o movimento orbital é uma forma de queda livre ) No entanto, sabe-se que alguns desvios à universalidade podem ocorrer apenas para objetos fortemente gravitacionais, como estrelas de nêutrons , ou seja, objetos cuja massa é composta significativamente de sua própria energia gravitacional, graças à famosa relação de Einstein E = mc2. O novo experimento pulsar realizado pela equipe preenche a lacuna deixada pelos testes do sistema solar, onde nenhum objeto é fortemente autogravitante, nem mesmo o Sol.
A equipe demonstrou que o campo gravitacional extremo do pulsar não pode diferir em mais de 1,8 parte por milhão (com um nível de confiança de 95%) da previsão da relatividade geral. Esse resultado é a confirmação mais precisa de que a universalidade da queda livre é válida mesmo na presença de um objeto cuja massa se deva em grande parte ao seu próprio campo de gravidade, apoiando assim a teoria da relatividade geral de Einstein.
O artigo, "Um teste aprimorado do forte princípio de equivalência com o pulsar em um sistema de estrelas triplas", de Voisin et al, é publicado em Astronomia e Astrofísica .
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Mais informações: G. Voisin et al. Um teste aprimorado do forte princípio de equivalência com o pulsar em um sistema de estrelas triplas, Astronomy & Astrophysics (2020). DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202038104
Informações do jornal: Astronomia e Astrofísica , Astronomia e Astrofísica
Fornecido por University of Manchester
Fonte: Phys News / por University of Manchester /10-06-2020
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HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Membro da Society for
Science andthePublic (SSP) e assinante de conteúdoscientíficos da NASA
(NationalAeronauticsand Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`CoolGroundObservation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (CloudsandEarth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The GlobeProgram / NASA
GlobeCloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela
NationalOceanicandAtmosphericAdministration (NOAA) e U.S DepartmentofState.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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