As órbitas elípticas dos satélites Galileo 5 e 6 permitiram aos pesquisadores medir a dilatação do tempo gravitacional com precisão sem precedentes. A excentricidade relativista atinge uma amplitude de pico de aproximadamente 370 nanossegundos, devido à mudança na altura dos satélites
O malsucedido lançamento de dois satélites de posicionamento global há quatro anos se tornou um verdadeiro presente para os físicos. Os cientistas usaram as espaçonaves 5 e 6 do sistema Galileo para medir com mais precisão a dilatação do tempo gravitacional.
A dilatação do tempo gravitacional (redshift gravitacional) é uma previsão chave da teoria geral da relatividade, que Albert Einstein publicou 100 anos atrás. Campos gravitacionais retardam a passagem do tempo. Quanto mais próximo o relógio estiver de um objeto massivo, mais lentas as setas se moverão para o observador externo.
A desaceleração do tempo também ocorre devido ao movimento, conforme previsto pela teoria da relatividade especial de Einstein de 1905. Quanto mais rápido você se move, mais lento o relógio dispara (para o observador externo). A dilatação do tempo não é apenas um fenômeno teórico. Os satélites deveriam usá-lo para fornecer leituras precisas aos usuários na Terra. Os pesquisadores conseguiram medir o fenômeno no campo. O caso mais famoso foi registrado em 1976 usando o experimento Gravity Probe-A. Em seguida, um relógio atômico foi enviado para uma altitude de 10.000 km, após o que eles compararam os dados com leituras na Terra. Os resultados confirmaram as previsões da teoria geral da relatividade com uma precisão de 0,007%.
As medições da sonda Gravity Probe-A foram consideradas padrão-ouro por 40 anos, até que os satélites Galileo 5 e 6. Os dois foram lançados no foguete Soyuz em 2014 para se juntarem à rede européia de navegação por satélite. Mas as coisas não correram de acordo com o planejado. O resultado é que o foguete lançou satélites em órbitas irregulares (muito elípticas para navegação). Ambos os satélites sobem e descem para 8.500 km em órbita duas vezes por dia.
Esse comportamento não é adequado para o trabalho de navegação e os membros da equipe ainda estão tentando descobrir como retornar os satélites para uma constelação. Mas essa situação é ideal para alterar a dilatação do tempo, especialmente porque o Galileo 5 e o 6 têm seus próprios relógios atômicos, que permanecerão estáveis por 3 milhões de anos.
Devido a um mau funcionamento, os satélites Galileo 5 e 6 foram lançados em órbitas erradas durante o lançamento do foguete Soyuz em 2014. Manobras subsequentes ajudaram a implantar suas órbitas, mas as rotas de voo permanecem muito elípticas para se unirem à constelação.
Novas medições melhoraram a precisão de determinar o tempo de desaceleração gravitacional em 5 vezes em comparação com os indicadores Gravity Probe-A. Fico feliz que a teoria seja confirmada por observações práticas.
Resultados extraordinários foram possíveis devido às características únicas dos satélites Galileo. É preciso agradecer pela estabilidade de seus relógios atômicos a bordo, precisão em órbita, assim como a presença de refletores a laser, que fornecem as características de desempenho de medições independentes e precisas da órbita da Terra.
