Einstein acertou novamente:Teoria da Relatividade Geral passa no teste em condições extremas - Mistérios do Universo

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6 de julho de 2018

Einstein acertou novamente:Teoria da Relatividade Geral passa no teste em condições extremas

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Usando um sistema triplo de estrelas de estrelas (duas anãs brancas e uma estrela de nêutrons), astrofísicos testaram a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, e ela passou no teste. 

Impressão artística do sistema de estrela tripla PSR J0337 + 1715, que está localizado a cerca de 4.200 anos-luz da Terra. Este sistema fornece um laboratório natural para testar as teorias fundamentais da gravidade. Crédito: NRAO / AUI / NSF; S. Dagnello. 




O entendimento da gravidade de Einstein, conforme descrito em sua teoria geral da relatividade, prevê que todos os objetos caem na mesma velocidade, independentemente de sua massa ou composição. Esta teoria passou por teste após testes aqui na Terra, mas ainda vale para alguns dos objetos mais massivos e densos do universo conhecido, um aspecto da natureza conhecido como o Princípio da Equivalência Forte? Uma equipe internacional de astrônomos deu a esta pergunta persistente seu teste mais rigoroso de todos os tempos. Suas descobertas, publicadas na revista Nature, mostram que os insights de Einstein sobre a gravidade ainda prevalecem, mesmo em um dos cenários mais extremos que o Universo possa oferecer.

Retire todo o ar, e um martelo e uma pena cairão no mesmo ritmo - um conceito explorado por Galileu no final dos anos 1500 e ilustrado na Lua pelo astronauta da Apollo 15, David Scott.

Embora fosse uma base da física newtoniana, foi preciso a teoria da gravidade de Einstein para expressar como e por que isso acontece. Até hoje, as equações de Einstein passaram em todos os testes, desde estudos laboratoriais cuidadosos até observações de planetas em nosso sistema solar. Mas alternativas à teoria geral da relatividade de Einstein predizem que objetos compactos com gravidade extremamente forte, como estrelas de nêutrons, se comportam um pouco diferente de objetos de menor massa. Essa diferença, segundo as teorias alternativas predizem, seria devido à chamada energia de ligação gravitacional de um objeto compacto - a energia gravitacional que a mantém unida.

Em 2011, o Green Bank Telescope (GBT) da National Science Foundation (NSF) descobriu um laboratório natural para testar essa teoria em condições extremas: um sistema triplo de estrelas chamado PSR J0337 +1715, localizado a cerca de 4.200 anos-luz da Terra. Este sistema contém uma estrela de nêutrons em uma órbita de 1,6 dia com uma estrela anã branca, e o par em uma órbita de 327 dias com outra anã branca mais distante.

"Este é um sistema estelar único", disse Ryan Lynch, do Green Bank Observatory, em West Virginia, e co-autor do artigo. "Não sabemos de nenhum outro como ele. Isso faz dele um laboratório único por colocar as teorias de Einstein à prova."

Desde a sua descoberta, o sistema triplo tem sido observado regularmente pelo GBT, o Westerbork Synthesis Radio Telescope, na Holanda, e o NSF's Arecibo Observatory, em Porto Rico. O GBT passou mais de 400 horas observando este sistema, pegando dados e calculando como cada objeto se move em relação ao outro.

Como esses telescópios conseguiram estudar esse sistema? Esta estrela de neutrons em particular é na verdade um pulsar. Muitos pulsares giram com uma consistência que rivaliza com alguns dos relógios atômicos mais precisos da Terra. "Como um dos radiotelescópios mais sensíveis do mundo, o GBT está preparado para captar esses leves pulsos de ondas de rádio para estudar a física extrema", disse Lynch. A estrela de nêutrons neste sistema pulsa (gira) 366 vezes por segundo.


O Tescópio de Rádio de Síntese de Westerbork, na Holanda, foi um dos três telescópios usados ​​para estudar o sistema de três estrelas, junto com o Telescópio do Banco Verde em Virgínia Ocidental e o Observatório de Arecibo em Porto Rico. Crédito: ASTRON

"Podemos explicar cada pulso da estrela de nêutrons desde que começamos nossas observações", disse Anne Archibald, da Universidade de Amsterdã, e do Instituto Holandês de Radioastronomia e principal autor do artigo. "Podemos dizer sua localização dentro de algumas centenas de metros. Essa é uma faixa realmente precisa de onde a estrela de nêutrons esteve e para onde está indo."

Se as alternativas ao quadro de gravidade de Einstein estivessem corretas, então a estrela de nêutrons e a anã branca interior, cairiam diferentemente em direção à anã branca externa. "A anã branca interior não é tão compacta quanto a estrela de nêutrons e, portanto, tem menos energia de ligação gravitacional", disse Scott Ransom, astrônomo do Observatório Nacional de Radioastronomia em Charlottesville, Virginia, e co-autor do artigo.

Através de observações meticulosas e cálculos cuidadosos, a equipe foi capaz de testar a gravidade do sistema usando apenas os pulsos da estrela de nêutrons. Eles descobriram que qualquer diferença de aceleração entre a estrela de nêutrons e a anã branca interna é pequena demais para ser detectada.

"Se há uma diferença, não são mais do que três partes em um milhão", disse a coautora Nina Gusinskaia, da Universidade de Amsterdã. Isso coloca severos limites a quaisquer teorias alternativas à relatividade geral.

Esse resultado é dez vezes mais preciso do que o melhor teste de gravidade anterior, tornando as evidências do Princípio de Equivalência Forte de Einstein muito mais sólidas. "Estamos sempre à procura de melhores medições em novos lugares, por isso nossa busca para aprender sobre novas fronteiras em nosso Universo continuará", concluiu Ransom.

Via: Phys


Referência de revista: Nature

Oferecido por: Green Bank Observatory
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