Mais de um século depois, os cientistas continuam a provar que Albert Einstein estava certo.
A revolucionária teoria da relatividade geral do famoso físico apareceu pela primeira vez em 1915, postulando que a gravidade pode ser entendida como objetos caindo ao longo da curvatura do espaço-tempo. Um produto bem testado é o frame drag, no qual um objeto pesado e giratório – como um buraco negro ou a própria Terra – arrasta consigo o espaço-tempo e qualquer coisa em sua órbita. (Alguns pesquisadores compararam o efeito a agitar uma colher no mel, mexendo o mel e o que quer que esteja no mel enquanto ele gira.)
Agora, os investigadores conseguiram medir este fenómeno com maior precisão do que nunca, confirmando mais uma vez a maior teoria de Einstein num estudo publicado quarta-feira na revista. natureza.
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“Melhorámos a medição da resistência dos pneus num factor superior a 10 – isso é muito em física – e esta medição ajudou-nos a estabelecer limites de validade para teorias alternativas da gravidade”, afirma Ignazio Ciofolini, autor principal do artigo e professor de física na Universidade Sapienza, em Roma.
O estudo contou com dados do Laser Relativity Satellite 2 (LARES-2), missão liderada por Ciofolini. Lançado em órbita pela Agência Espacial Italiana em 2022, o LARES-2 é uma continuação do trabalho anterior das missões Laser Geodynamics Satellite (LAGEOS) da NASA. Os satélites LARES-2 e LAGEOS são corpos celestes espelhados que se assemelham a bolas de discoteca galácticas, onde os cientistas disparam raios laser a partir dos espelhos para identificar as posições orbitais precisas dos corpos celestes.
Os satélites orbitam milhares de quilómetros acima da Terra, muito acima das altitudes em que fragmentos de atmosfera poderiam perturbar as suas órbitas. Isto significa que se o nosso planeta fosse uma esfera perfeita, o arrasto da moldura seria a única fonte de mudanças nas suas órbitas, diz Ciofolini. Infelizmente, a atração gravitacional do Sol e da Lua – que conhecemos como marés – torna o nosso mundo um pouco desequilibrado, complicando os movimentos orbitais dos satélites. Mas ao combinar as medições LARES-2 e LAGEOS, ele e a sua equipa cancelaram estes efeitos para determinar o arrasto do quadro com uma incerteza de uma parte em mil.
Esta é uma conquista impressionante por si só, diz Daniel Holz, astrofísico da Universidade de Chicago que não esteve envolvido no estudo. Mas é ainda mais notável quando comparado com missões anteriores, como a Gravity Probe B da NASA, de 750 milhões de dólares, uma nave espacial lançada em 2004 que usava giroscópios a bordo para medir a resistência dos pneus com muito menos precisão.
“Essa coisa é 100 vezes melhor e tem um custo muito mais baixo, porque eles tratam toda a órbita do satélite como um giroscópio – o que é uma maneira muito agradável e elegante de fazer isso”, diz Holz.
Discernir com precisão como as marés lunares e solares afetam a órbita do LARES 2 tem sido crucial para medir o arrasto da melhor estrutura até agora. Embora a maioria dos efeitos das marés tenha sido facilmente anulada por uma combinação de dados dos dois satélites, uma onda lunar chamada K1 trouxe incerteza à equação.
Os cientistas tiveram que acompanhar os efeitos do maremoto K1 em satélites durante três anos para compreender os seus efeitos. Pelo lado positivo, o trabalho da equipa estabelece novos limites para a força do K1, uma descoberta que poderá ajudar os cientistas a estudar os terramotos e os oceanos do nosso planeta.
Ao medir o resultado da relatividade geral com mais precisão, este estudo também limita teorias alternativas que questionam as conclusões de Einstein. Como a equipa mediu o arrasto da estrutura dentro do Sistema Solar, eles estavam a trabalhar em campos gravitacionais relativamente fracos, diz Paul Laskey, professor de astrofísica na Universidade Monash. Ele diz que experiências conduzidas em campos gravitacionais mais fortes poderiam proporcionar maior certeza sobre a validade de tais teorias alternativas.
“O trabalho aqui apresentado é uma medição mais rudimentar, embora não investigue os sistemas gravitacionais mais fortes, onde qualquer desvio da relatividade geral teria maior probabilidade de surgir”, conclui Laskey.
Por enquanto, diz Holz, a pesquisa acrescenta “mais uma pena ao boné de Einstein”, demonstrando mais uma vez o sucesso contínuo da relatividade geral.
“O resultado não muda a relatividade, e algumas das teorias pelas quais os teóricos criativos eram apaixonados e que poderiam quebrar a relatividade foram descartadas”, diz ele. “Mas é assim que o progresso acontece.” “Agora passamos para a próxima fase.”
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