eso1319pt-br — Nota de imprensa científica

Einstein ainda está certo

Pulsar recorde leva testes da teoria da relatividade geral a novos limites

25 de Abril de 2013

Astrônomos usaram o Very Large Telescope do ESO e rádio telescópios de todo o mundo para encontrar e estudar um par estelar bizarro, constituído pela estrela de nêutrons de maior massa conhecida até hoje e uma estrela anã branca. Este estranho sistema binário permite testar a teoria da gravitação de Einstein - a relatividade geral - de maneiras que não tinham sido possíveis até hoje. Até agora, as novas observações estão exatamente de acordo com as previsões da relatividade geral e são inconsistentes com algumas teorias alternativas. Os resultados deste estudo serão publicados na revista Science.

Uma equipe internacional descobriu um sistema binário exótico, constituído por uma estrela de nêutrons, pequena mas excepcionalmente pesada, que gira em torno de seu próprio eixo 25 vezes por segundo, e por uma estrela anã branca que a orbita a cada duas horas e meia. A estrela de nêutrons é um pulsar que emite ondas de rádio, que podem ser observadas a partir da Terra com rádio telescópios. Além de ser muito interessante por si só, este par incomum é também um laboratório único para testar os limites das teorias físicas.

O pulsar chamado PSR J0348+0432 é o que resta da explosão de uma supernova. Ele tem duas vezes mais massa que o Sol, mas tem um diâmetro de apenas 20 quilômetros. A gravidade em sua superfície é mais de 300 bilhões de vezes mais intensa que a sentida na Terra, e em seu centro cada pedaço do tamanho de um cubo de açúcar tem mais de um bilhão de toneladas de matéria comprimidas. A sua companheira anã branca é apenas um pouco menos exótica: trata-se de um resto brilhante de uma estrela muito mais leve, que perdeu a sua atmosfera e que lentamente vai se apagando.

Observei este sistema com o Very Large Telescope do ESO, procurando variações na radiação emitida pela anã branca, causadas pelo seu movimento em torno do pulsar”, diz John Antoniadis, um estudante de doutorado no Instituto Max Planck de Rádio Astronomia (MPIfR) em Bonn, e autor principal do artigo científico que descreve estes resultados. “Uma análise rápida fez-me perceber que o pulsar é um verdadeiro peso pesado. Tem duas vezes a massa do Sol, o que o torna  a estrela de nêutrons de maior massa conhecida até hoje e é também um excelente laboratório para a física fundamental”.

A teoria da relatividade geral de Einstein, que explica a gravidade como uma consequência da curvatura do espaço-tempo criada pela presença de matéria e energia, tem resistido a todos os testes desde o primeiro momento da sua publicação, há quase um século atrás. Mas ela não pode ser a explicação derradeira e deverá, em última instância, perder a sua validade [1].

Os físicos construíram outras teorias de gravidade que levam a previsões diferentes das da relatividade geral. Para algumas destas alternativas, as diferenças são percebidas apenas para campos gravitacionais extremamente fortes, os quais não podem ser encontrados no Sistema Solar. Em termos de gravidade, o PSR J0348+0432 é de fato um objeto extremo, mesmo quando comparado com outros pulsares que foram usados em testes de alta precisão da relatividade geral de Einstein [2]. Em campos gravitacionais tão fortes, pequenos aumentos na massa podem levar a grandes variações no espaço-tempo em torno destes objetos. Até agora, os astrônomos não tinham ideia do que podia acontecer na presença de uma estrela de nêutrons de massa tão elevada como a PSR J0348+0432. Este objeto oferece a oportunidade única de levar estes testes a território desconhecido.

A equipe combinou as observações da anã branca, obtidas pelo Very Large Telescope, com o sinal muito preciso do pulsar obtido pelos rádio telescópios [3]. Um sistema binário tão próximo emite ondas gravitacionais e perde energia, o que faz com que o período orbital varie de uma pequena quantidade, sendo que as previsões para esta variação feitas pela relatividade geral e pelas outras teorias são diferentes.

As nossas observações rádio foram tão precisas, que já conseguimos medir a variação do período orbital com valores da ordem das 8 milionésimas de segundo por ano, exatamente como previsto pela teoria de Einstein”, diz Paulo Freire, outro integrante da equipe.

Este é apenas o começo dos estudos detalhados sobre este objeto único, e os astrônomos irão utilizá-lo para testar a relatividade geral com cada vez mais precisão, à medida que o tempo passa.

Notas

[1] A relatividade geral não é consistente com outra grande teoria física do século XX, a mecânica quântica. Ela também prevê singularidades para certas circunstâncias, quando algumas quantidades tendem para o infinito, tal como no centro de um buraco negro.

[2] O primeiro pulsar binário, PSR B1913+16, foi descoberto por Joseph Hooton Jr. e Russell Hulse, que ganharam por isso o Prêmio Nobel da Física em 1993. Os cientistas mediram de forma exata as variações nas propriedades deste objeto, mostrando que eram precisamente consistentes com as perdas de energia de radiação gravitacional previstas pela relatividade geral.

[3] Este trabalho utilizou dados dos rádio telescópios de Effelsberg, Arecibo e Green Bank, além dos telescópios ópticos Very Large Telescope do ESO e Telescópio William Herschel.

Mais Informações

Este trabalho foi descrito no artigo científico “A Massive Pulsar in a Compact Relativistic Orbit”, de John Antoniadis et al., que será publicado na revista Science.

A equipe é composta por John Antoniadis (Max-Planck-Institut für Radioastronomie [MPIfR], Bonn, Alemanha), Paulo C. C. Freire (MPIfR), Norbert Wex (MPIfR), Thomas M. Tauris (Argelander Institut für Astronomie, Bonn, Alemanha; MPIfR), Ryan S. Lynch (McGill University, Montreal, Canadá), Marten H. van Kerkwijk (University of Toronto, Canadá), Michael Kramer (MPIfR; Jodrell Bank Centre for Astrophysics, The University of Manchester, Reino Unido, Cees Bassa (Jodrell Bank), Vik S. Dhillon (University of Sheffield, Reino Unido), Thomas Driebe (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Bonn, Alemanha), Jason W. T. Hessels (ASTRON, Instituto Holandês de Rádio Astronomia, Dwingeloo, Holanda; Universidade de Amesterdam, Holanda), Victoria M. Kaspi (McGill University), Vladislav I. Kondratiev (ASTRON; Instituto Físico Lebedev, Moscou, Rússia), Norbert Langer (Argelander Institut für Astronomie), Thomas R. Marsh (University of Warwick, Reino Unido), Maura A. McLaughlin (West Virginia University), Timothy T. Pennucci (Department of Astronomy, University of Virginia) Scott M. Ransom (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, EUA), Ingrid H. Stairs (University of British Columbia, Vancouver, Canadá), Joeri van Leeuwen (ASTRON; Universidade de Amesterdão), Joris P. W. Verbiest (MPIfR), David G. Whelan (Department of Astronomy, University of Virginia).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a pesquisa em astronomia e é o observatório astronômico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronômicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrônomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação nas pesquisas astronômicas. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronômico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projeto astronômico que existe atualmente. O ESO está planejando o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 39 metros que observará na banda do visível e infravermelho próximo. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1319, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contato local para a imprensa. O representante brasileiro é Gustavo Rojas, da Universidade Federal de São Carlos. A nota de imprensa foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Gustavo Rojas.
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Sobre a nota de imprensa

No. da notícia:eso1319pt-br
Nome:PSR J0348+0432
Tipo:• Milky Way : Star : Evolutionary Stage : Neutron Star : Pulsar
Facility:Very Large Telescope
Science data:2013Sci...340..448A

Imagens

Concepção artística do pulsar PSR J0348+0432 e da sua companheira anã branca
Concepção artística do pulsar PSR J0348+0432 e da sua companheira anã branca
Concepção artística do pulsar PSR J0348+0432 e da sua companheira anã branca
Concepção artística do pulsar PSR J0348+0432 e da sua companheira anã branca
Concepção artística do pulsar PSR J0348+0432 e da sua companheira anã branca
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Concepção artística do pulsar PSR J0348+0432 e da sua companheira anã branca
Concepção artística do pulsar PSR J0348+0432 e da sua companheira anã branca

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