A relatividade geral permanece invicta.

A relatividade geral suportou talvez seu desafio mais difícil até agora.

Impressão artística de um pulsar, incluindo o campo magnético extremo ao redor do objeto estelar denso. Crédito da imagem: NASA

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A teoria, que Albert Einstein publicou em 1916, revolucionou nossa compreensão da física e do cosmos. Isso explica a gravidade como uma consequência da flexibilidade do espaço-tempo: objetos massivos distorcem o espaço-tempo, criando depressões em torno das quais orbitam outros corpos.

Os cientistas colocaram a relatividade geral em teste repetidamente nos últimos 105 anos, tentando encontrar situações ou circunstâncias em que ela possa ter falhado. Eles ainda não encontraram.

Em um novo estudo, os pesquisadores relatam os resultados de um dos mais ambiciosos e complexos desafios à relatividade geral já empreendidos. Eles analisaram as observações de um sistema de pulsar duplo feitas por sete radiotelescópios diferentes ao redor do mundo de 2003 a 2019.

Pulsares são um tipo de estrela de nêutrons, ou cadáver estelar superdenso, que emitem poderosos feixes de radiação e partículas de seus polos magnéticos. Esses feixes são contínuos, mas parecem pulsar (daí o nome) porque os pulsares estão girando; esta luz só pode ser vista quando um polo está apontado para a Terra. 

O par de pulsares que a equipe de pesquisa investigou fica a cerca de 2.400 anos-luz da Terra. Um dos pulsares gira 44 vezes por segundo, enquanto o outro completa uma rotação a cada 2,8 segundos. Os dois objetos orbitam um centro de massa comum a cada 147 minutos, cada um deles movendo-se pelo espaço a cerca de 620.000 mph (1 milhão de km/h), disseram membros da equipe.

"Esse movimento orbital rápido de objetos compactos como esses - eles têm cerca de 30% mais massa do que o sol, mas apenas cerca de 24 quilômetros [15 milhas] de diâmetro, nos permite testar muitas previsões diferentes da relatividade geral, sete no total!" O co-autor do estudo Dick Manchester, da Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth (CSIRO), a agência científica nacional da Austrália, disse em um comunicado.

E a qualidade combinava com a quantidade: o estudo atingiu níveis de precisão sem precedentes para um teste da relatividade geral, disseram membros da equipe. 

"Além das ondas gravitacionais e da propagação da luz, nossa precisão nos permite também medir o efeito da 'dilatação do tempo' que faz os relógios funcionarem mais devagar em campos gravitacionais", disse Manchester. "Precisamos até mesmo levar em conta a famosa equação de Einstein E = mc² ao considerar o efeito da radiação eletromagnética emitida pelo pulsar de rotação rápida no movimento orbital."

Todas as sete previsões testadas foram confirmadas, concluiu o estudo. Portanto, a relatividade geral permanece invicta, mas isso não significa que os pesquisadores devam parar de tentar encontrar falhas nela.

"A relatividade geral não é compatível com as outras forças fundamentais, descritas pela mecânica quântica. Portanto, é importante continuar a colocar os testes mais rigorosos possíveis sobre a relatividade geral, para descobrir como e quando a teoria falha", co-autor Robert Ferdman, um físico da Universidade de East Anglia, na Inglaterra, disse no mesmo comunicado.

"Encontrar qualquer desvio da relatividade geral constituiria uma grande descoberta que abriria uma janela para uma nova física além de nossa compreensão teórica atual do universo", acrescentou Ferdman. "E pode nos ajudar a finalmente descobrir uma teoria unificada das forças fundamentais da natureza."

O novo estudo foi publicado hoje (13 de dezembro) na revista Physical Review X.

Mais informações:

M. Kramer et al, Strong-Field Gravity Tests with the Double Pulsar, Physical Review X (2021). DOI: 10.1103/PhysRevX.11.041050

- Mike Wall é o autor de "Out There" (Grand Central Publishing, 2018; ilustrado por Karl Tate), um livro sobre a busca por vida alienígena. Siga-o no Twitter @michaeldwall.

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Referência:

WALL, Mike. Einstein's theory of general relativity passes one of its toughest tests yet. Space, 13, dez. 2021. Disponível em: <https://www.space.com/einstein-general-relativity-passes-pulsar-test>. Acesso em: 13, dez. 2021.