Uma colaboração internacional de cientistas registrou a confirmação mais precisa até hoje para um dos pilares da teoria da relatividade geral de Einstein, 'a universalidade da queda livre. "

A nova pesquisa mostra que a teoria é válida para objetos fortemente autogravitantes, como estrelas de nêutrons. Usando um radiotelescópio, os cientistas podem observar com muita precisão o sinal produzido pelos pulsares, um tipo de estrela de nêutrons e testar a validade da teoria da gravidade de Einstein para esses objetos extremos. Em particular, a equipe analisou os sinais de um pulsar chamado "PSR J0337 + 1715' gravada pela grande telescópio de rádio de Nançay, localizado no coração de Sologne (França).

O princípio da universalidade da queda livre afirma que dois corpos caídos em um campo gravitacional sofrem a mesma aceleração, independentemente de sua composição. Isso foi demonstrado pela primeira vez por Galileu, que ficou famoso por ter jogado objetos de diferentes massas do topo da torre de Pisa para verificar se ambos alcançavam o solo simultaneamente.

Esse princípio também está no cerne da teoria da relatividade geral de Einstein. Contudo, algumas dicas, como a inconsistência entre a mecânica quântica e a relatividade geral, ou o enigma da dominação da matéria escura e energia escura na composição do Universo, levaram muitos físicos a acreditar que a relatividade geral pode não ser, Afinal, a última teoria da gravidade.

As observações do Pulsar J0337 + 1715, que é uma estrela de nêutrons com um núcleo estelar 1,44 vezes a massa do Sol que colapsou em uma esfera de apenas 25 km de diâmetro, mostra que orbita duas estrelas anãs brancas que têm um campo gravitacional muito mais fraco. As evidências, publicado hoje no jornal Astronomia e Astrofísica , demonstrar que a universalidade do princípio de queda livre está correta.

O Dr. Guillaume Voisin da Universidade de Manchester, que liderou a pesquisa, disse:"O pulsar emite um feixe de ondas de rádio que varre o espaço. A cada volta, isso cria um flash de luz de rádio que é gravado com alta precisão pelo radiotelescópio de Nançay. Conforme o pulsar se move em sua órbita, o tempo de chegada da luz na Terra é alterado. É a medição precisa e modelagem matemática, com precisão de nanossegundos, desses tempos de chegada que permite aos cientistas inferir com precisão requintada o movimento da estrela.

"Sobre tudo, é a configuração única desse sistema, semelhante ao sistema Terra-Lua-Sol com a presença de uma segunda companheira (desempenhando o papel do Sol) em direção à qual as outras duas estrelas "caem" (órbita) que permitiu realizar uma versão estelar do famoso experimento de Galileu de Pisa torre. Dois corpos de composições diferentes caem com a mesma aceleração no campo gravitacional de um terceiro. "

"O pulsar emite um feixe de ondas de rádio que percorre o espaço. A cada volta, isso cria um flash de luz de rádio que é gravado com alta precisão pelo radiotelescópio de Nançay. À medida que o pulsar se move em sua órbita, o tempo de chegada da luz na Terra é alterado. É a medição precisa e modelagem matemática, com uma precisão de nanossegundos, desses tempos de chegada que permite aos cientistas inferir com extrema precisão o movimento da estrela, "diz o Dr. Guillaume Voisin.

As medições foram registradas por uma equipe colaborativa da Universidade de Manchester, Observatório de Paris - PSL, os franceses CNRS e LPC2E (Orléans, França), e o Instituto Max Planck de Radioastronomia. O pulsar orbita duas estrelas anãs brancas, um dos quais orbita o pulsar em apenas 1,6 dias a uma distância cerca de 10 vezes mais próxima do pulsar do que o planeta Mercúrio está do sol. Este sistema binário, um pouco como a Terra e a Lua no sistema solar, orbita com uma terceira estrela, uma anã branca de 40% da massa do Sol, localizado um pouco mais longe do que a distância que separa o sistema Terra-Lua do Sol.

No sistema solar, o experimento de alcance do laser lunar permitiu verificar que a Lua e a Terra são afetadas de forma idêntica pelo campo gravitacional do Sol, conforme previsto pela universalidade da queda livre (o movimento orbital é uma forma de queda livre). Contudo, sabe-se que alguns desvios para a universalidade podem ocorrer apenas para objetos fortemente autogravitantes, como estrelas de nêutrons, isto é, objetos cuja massa é significativamente formada por sua própria energia gravitacional, graças à famosa relação de Einstein E =mc2. O novo experimento do pulsar realizado pela equipe preenche a lacuna deixada pelos testes do sistema solar, onde nenhum objeto é fortemente autogravitante, nem mesmo o sol.

A equipe demonstrou que o campo de extrema gravidade do pulsar não pode diferir em mais de 1,8 partes por milhão (com um nível de confiança de 95%) da previsão da relatividade geral. Este resultado é a confirmação mais precisa de que a universalidade da queda livre é válida mesmo na presença de um objeto cuja massa se deve em grande parte ao seu próprio campo gravitacional, apoiando assim a teoria da relatividade geral de Einstein.

O papel, "Um teste aprimorado do princípio de equivalência forte com o pulsar em um sistema de estrelas triplas, "por Voisin et al, é publicado em Astronomia e Astrofísica .