p A teoria da relatividade geral de Einstein resistiu a 100 anos de escrutínio experimental. Contudo, esses testes não restringem o quão bem os campos gravitacionais muito fortes produzidos pela fusão de estrelas de nêutrons obedecem a essa teoria. Novo, técnicas mais sofisticadas podem agora pesquisar desvios da relatividade geral com sensibilidade sem precedentes. Cientistas dos Institutos Max Planck de Física Gravitacional e de Radioastronomia estudaram duas ferramentas importantes para testar o regime de campo forte da gravidade - tempo de pulsar e observações de ondas gravitacionais - e demonstraram como a combinação desses métodos pode colocar teorias alternativas da relatividade geral ao teste. p Apenas recentemente, estrelas de nêutrons foram observadas por meio de ondas gravitacionais. Em 17 de agosto, 2017, a rede de detectores LIGO-Virgo mediu as ondas gravitacionais da fusão de duas estrelas de nêutrons. Esses objetos exóticos são feitos de matéria incrivelmente densa; uma estrela de nêutrons típica pesa até o dobro do nosso Sol, mas tem um diâmetro de apenas 20 quilômetros. Este ano marca o 50º aniversário da primeira observação de estrelas de nêutrons, como pulsares. A natureza precisa dessa matéria extremamente densa permaneceu um mistério por décadas.

p Os autores investigaram teorias da gravidade nas quais os fortes campos gravitacionais dentro das estrelas de nêutrons diferem daqueles previstos pela relatividade geral. Esse desvio de campo forte faz com que os sistemas binários irradiem energia e se fundam mais rapidamente do que na relatividade geral - um comportamento que deve ser visto em observações de estrelas de nêutrons.

p "A aceleração gravitacional na superfície de uma estrela de nêutrons é cerca de 2 × 1011 vezes a da Terra, o que os torna excelentes objetos para estudar a relatividade geral de Einstein e as teorias alternativas no regime de campo forte, "explica o Dr. Lijing Shao, autor principal do estudo. "Em uma investigação sistemática com tecnologias de temporização de pulsar, fomos capazes de colocar restrições em uma classe de teorias alternativas da gravidade, mostrando pela primeira vez em detalhes como elas dependem da física da matéria extremamente densa que contêm. "Isso é codificado como a" equação de estado "das estrelas de nêutrons, que é ainda incerto.

p Shao, que era pós-doutorado no Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein / AEI) quando trabalhou no projeto e escreveu o artigo, mudou-se para o Instituto Max Planck de Radioastronomia em setembro de 2017. Ele e seus colegas estudaram onze possíveis equações de estado para cinco sistemas de pulsar binário, cada um deles uma combinação de uma estrela de nêutrons e uma anã branca. Eles descobriram que as melhores restrições atuais sobre a gravidade modificada dos pulsares binários têm lacunas que os detectores de ondas gravitacionais podem preencher. "Durante a segunda execução de observação, LIGO e Virgo já provaram que são sensíveis o suficiente para detectar estrelas de nêutrons binárias, e sua sensibilidade irá melhorar ainda mais nos próximos anos, quando a configuração avançada de LIGO e Virgo for atingida, "diz o estudante de doutorado Noah Sennett, segundo autor do artigo. "Os detectores LIGO-Virgo podem em breve descobrir sistemas estelares de nêutrons binários com massas adequadas que podem melhorar as restrições estabelecidas por testes de pulsar binário para certas equações de estado e, assim, colocar a relatividade geral de Einstein e as teorias alternativas em um teste qualitativamente novo, "diz a professora Alessandra Buonanno, diretor da divisão de Relatividade Astrofísica e Cosmológica da AEI em Potsdam e co-autor do artigo.

p Futuros detectores de ondas gravitacionais, como o Telescópio Einstein, irão melhorar ainda mais esses testes e, eventualmente, fechar a lacuna nas restrições atuais. Testes complementares de gravidade de campo forte se tornarão uma realidade em um futuro próximo.