Uma equipe internacional de astrofísicos liderada pelo professor australiano Matthew Bailes, do ARC Centro de Excelência de Descoberta de Ondas Gravitacionais (OzGrav), mostrou novas evidências empolgantes de 'arrastamento de quadros' - como o giro de um corpo celestial torce o espaço e o tempo - depois de rastrear a órbita de um par estelar exótico por quase duas décadas. Os dados, que é mais uma evidência para a teoria da relatividade geral de Einstein, é publicado hoje o jornal Ciência .

Mais de um século atrás, Albert Einstein publicou sua teoria icônica da Relatividade Geral - que a força da gravidade surge da curvatura do espaço e do tempo e que os objetos, como o Sol e a Terra, mude esta geometria. Os avanços na instrumentação levaram a uma enxurrada de ciência recente (ganhadora do Prêmio Nobel) de fenômenos mais distantes ligados à Relatividade Geral. A descoberta das ondas gravitacionais foi anunciada em 2016; a primeira imagem de uma sombra de buraco negro e estrelas orbitando o buraco negro supermassivo no centro de nossa própria galáxia foi publicada no ano passado.

Quase 20 anos atrás, uma equipe liderada pelo professor Bailes da Swinburne University of Technology - diretor do Centro de Excelência em Descoberta de Ondas Gravitacionais (OzGrav) - começou observando duas estrelas girando em torno uma da outra a velocidades surpreendentes com o radiotelescópio CSIRO Parkes de 64 metros. Um é uma anã branca, o tamanho da Terra, mas 300, 000 vezes sua densidade; a outra é uma estrela de nêutrons que, enquanto apenas 20 quilômetros de diâmetro, é cerca de 100 bilhões de vezes a densidade da Terra. O sistema, que foi descoberto em Parkes, é um sistema de maravilha relativística que atende pelo nome de "PSR J1141-6545."

Antes que a estrela explodisse (tornando-se uma estrela de nêutrons), cerca de um milhão de anos atrás, ele começou a inchar descartando seu núcleo externo, que caiu sobre a anã branca próxima. Essa queda de destroços fez a anã branca girar cada vez mais rápido, até o dia dele ser medido apenas em termos de minutos.

Em 1918 (três anos após Einstein publicar sua Teoria), Os matemáticos austríacos Josef Lense e Hans Thirring perceberam que, se Einstein estivesse certo, todos os corpos em rotação deveriam "arrastar" a própria estrutura do espaço-tempo com eles. Na vida cotidiana, o efeito é minúsculo e quase indetectável. No início deste século, a primeira evidência experimental para este efeito foi vista em giroscópios orbitando a Terra, cuja orientação foi arrastada na direção da rotação da Terra. Uma anã branca girando rapidamente, como aquele em PSR J1141-6545, arrasta espaço-tempo 100 milhões de vezes mais forte!

Um pulsar em órbita ao redor de uma anã branca apresenta uma oportunidade única de explorar a teoria de Einstein em um novo regime ultra-relativístico.

Autor principal do estudo atual, O Dr. Vivek Venkatraman Krishnan (do Instituto Max Planck de Radioastronomia - MPIfR) recebeu a tarefa nada invejável de desembaraçar todos os efeitos relativísticos concorrentes em jogo no sistema como parte de seu doutorado. na Swinburne University of Technology. Ele percebeu que, a menos que permitisse uma mudança gradual na orientação do plano da órbita, A relatividade geral não fazia sentido.

O Dr. Paulo Friere, do MPIfR, percebeu que o arrastamento de quadros de toda a órbita poderia explicar sua órbita inclinada e a equipe apresenta evidências convincentes em apoio a isso no artigo de jornal de hoje - isso mostra que a Relatividade Geral está viva e bem, exibindo mais uma de suas muitas previsões.

O resultado é especialmente agradável para os membros da equipe Bailes, Willem van Straten (Universidade de Tecnologia de Auckland) e Ramesh Bhat (ICRAR-Curtin), que caminham até o telescópio Parkes de 64 m desde o início dos anos 2000, mapeando pacientemente a órbita com o objetivo final de estudar o Universo de Einstein. "Isso faz com que todas as noites e madrugadas valham a pena, "disse Bhat.

Comentário de especialista:

O autor principal Vivek Venkatraman Krishnan, Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR):"No início, o par estelar parecia exibir muitos dos efeitos clássicos que a teoria de Einstein previa. Percebemos então uma mudança gradual na orientação do plano da órbita. "

"Pulsares são relógios cósmicos. Sua alta estabilidade rotacional significa que qualquer desvio do tempo de chegada esperado de seus pulsos é provavelmente devido ao movimento do pulsar ou devido aos elétrons e campos magnéticos que os pulsos encontram. O tempo do pulsar é uma técnica poderosa onde nós usar relógios atômicos em radiotelescópios para estimar o tempo de chegada dos pulsos do pulsar com uma precisão muito alta. O movimento do pulsar em sua órbita modula o tempo de chegada, permitindo assim a sua medição. "

Dr. Paulo Freire:“Postulamos que poderia ser, pelo menos em parte, devido ao chamado 'arrasto de moldura' a que toda a matéria está sujeita na presença de um corpo giratório, conforme previsto pelos matemáticos austríacos Lense e Thirring em 1918. "

Professor Thomas Tauris, Universidade de Aarhus:"Em um par estelar, a primeira estrela a entrar em colapso está freqüentemente girando rapidamente devido à transferência de massa subsequente de sua companheira. As simulações de Tauris ajudaram a quantificar a magnitude do spin da anã branca. Neste sistema, toda a órbita está sendo arrastada pela rotação da anã branca, que está desalinhado com a órbita. "

Dr. Norbert Wex, Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR):"Uma das primeiras confirmações de arrastamento de quadros usou quatro giroscópios em um satélite em órbita ao redor da Terra, mas em nosso sistema os efeitos são 100 milhões de vezes mais fortes. "

Evan Keane (Organização SKA):"Pulsares são superrelógios no espaço. Superrelógios em campos gravitacionais fortes são os laboratórios dos sonhos de Einstein. Temos estudado um dos mais incomuns deles neste sistema estelar binário. Tratamento dos pulsos de luz periódicos de o pulsar como o tique-taque de um relógio, podemos ver e desembaraçar muitos efeitos gravitacionais à medida que mudam a configuração orbital, e a hora de chegada dos pulsos do tique do relógio. Neste caso, vimos a precessão Lens-Thirring, uma previsão da Relatividade Geral, pela primeira vez em qualquer sistema estelar. "

Willem van Straten (AUT):"Depois de descartar uma série de erros experimentais em potencial, começamos a suspeitar que a interação entre a anã branca e a estrela de nêutrons não era tão simples como se supunha até agora. "