Com a ajuda de medições de precisão extremamente alta de um pulsar girando em torno da órbita do Anão Branco, os astrônomos descobriram que a constante gravitacional, que determina a força da gravidade, é "encorajadoramente constante" em todo o Universo.
Há muito se acredita que a constante gravitacional (ou simplesmente "G") é a mesma em todo o Universo, assim como a velocidade da luz no vácuo e a constante de Planck são conhecidas como constantes universais. Mas como podemos ter certeza disso?
No passado, os cientistas refletiam os lasers da Lua para determinar sua distância até a Terra, aproximando-se da medida exata de G. E agora cientistas, usando o rádio telescópio Green Bank em West Virginia e o observatório de Arecibo em Porto Rico, examinaram o sistema solar em detalhes e fixaram flashes constantes de radiação. produzido por uma estrela de nêutrons rotativa ou pulsar, que são milhares de anos-luz distantes.
Os pulsares são um relógio cósmico do nosso Universo. Eles são os restos antigos de grandes estrelas que saíram, sobreviveram a uma explosão de supernova e agora consistem em matéria muito densa e degradante com menos de 32 km de diâmetro. Os pulsares também possuem poderosos campos magnéticos que podem gerar raios extremamente colimados de emissão de rádio. Toda vez que o pulsar gira, os raios polares podem ser enviados para a Terra e registrados na forma de pulsações: assim como um flash de um farol pisca à distância. Para medição de tempo, essa ondulação é absolutamente referência. Os astrônomos observam esses objetos como os cronometristas mais precisos do Universo, competindo com os relógios atômicos mais avançados que temos na Terra.
Agora, estudando um dos pulsares especiais chamados PSR J1713 + 0747, os astrônomos fizeram as medições mais precisas de G fora do sistema solar.
"A constância sobrenatural desses remanescentes estelares forneceu evidências intrigantes de que a força fundamental da gravidade, o" grande G da física ", permanece inalterada no espaço", diz o astrônomo Weiwei Zhu, ex-funcionário da Universidade de British Columbia, no Canadá, em um comunicado do NRAO. "Esta observação tem importantes implicações para a cosmologia e algumas forças fundamentais da física."
Zhu é o autor principal de um novo estudo publicado no Astrophysical Journal.
O PSR J1713 + 0747 é o laboratório ideal para estudar alguns dos valores mais fundamentais do espaço, tempo e relatividade. Primeiro, ele possui uma órbita ampla única em torno de uma anã branca. Pulsar leva 68 dias para completar um círculo completo. Também é incrivelmente brilhante - um dos mais brilhantes pulsares conhecidos. Como uma estrela dupla, o sistema perde uma quantidade muito pequena de energia através de ondas gravitacionais - fenômenos previstos pela teoria geral da relatividade de Einstein.
Sua órbita ampla e estável significa que essa perda de energia, sendo extremamente pequena, tem pouco efeito na órbita do pulsar, o que a torna um alvo primordial para qualquer observação da gravidade. (Com uma órbita mais compacta, mais energia seria gasta para se separar do sistema usando ondas gravitacionais, seriam criados erros nas medições das características da órbita do pulsar.) Assim, podemos agora medir com precisão o caráter gravitacional desse sistema estelar. Por que isso é importante?
O sistema de estrela dupla do pulsar e da anã branca está a uma distância de 3750 anos-luz da Terra, e o valor G obtido após 21 anos de observações de rádio coincide quase completamente com as medições mais precisas de G obtidas do nosso Sistema Solar. Assim, parece (pelo menos neste teste) que G é constante em todo o universo conhecido.
"A gravidade é o poder que une estrelas, planetas e galáxias", disse o astrônomo e co-autor Scott Rhans do Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO). “Embora pareça ser permanente na Terra, existem algumas teorias na cosmologia, nas quais se assume que a gravidade pode mudar em outro tempo ou em outras partes do Universo.
"Esses resultados, novos e antigos, nos permitem excluir com segurança a probabilidade da existência de tempos ou locais" especiais "com diferentes comportamentos gravitacionais", disse a astrônoma e coautora Ingrid Stairs, também da Universidade da Colúmbia Britânica, no Canadá. "As teorias da gravidade, que diferem da teoria geral da relatividade, muitas vezes fazem tais previsões, e nós colocamos novas estruturas nos parâmetros que descrevem essas teorias."
"A constante gravitacional é uma constante fundamental da física, por isso é importante verificar essa suposição geral usando objetos em diferentes lugares, tempos e condições", acrescentou Zhu. "O fato de vermos que a gravidade se comporta da mesma maneira, tanto em nosso sistema solar quanto em sistemas de estrelas distantes, confirma que a constante gravitacional é de fato universal". Curiosamente, em um futuro próximo, vamos receber outro "laboratório da teoria da relatividade", quando o programa global Telescópio Horizon de Eventos (EHT) começar a receber dados de alta precisão, possivelmente até o final deste ano.
O EHT é um interferômetro global de uma antena de rádio distribuída registrando dados de um buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia, conhecido como Sagitário A * (ou Sgr A *). Os astrônomos estão se preparando pela primeira vez para examinar o laboratório de gravidade forte, que revela o ambiente gravitacional mais extremo conhecido até hoje e potencialmente - abrindo a física para além da teoria geral da relatividade.
É interessante ver se o valor de G permanecerá constante mesmo à beira do Event Horizon ...
