NASA anuncia resultados do Experimento de Dobra do Espaço-Tempo

terça-feira, 10 de maio de 2011
Einstein estava certo novamente. Há um vórtice espaço-tempo ao redor da Terra, e sua forma corresponde precisamente as previsões da teoria da gravitação de Einstein. 



Os investigadores confirmaram estes pontos em uma conferência de imprensa hoje na sede da NASA em que anunciou os resultados há muito aguardada da Gravity Probe B (GP-B). 


"O espaço-tempo ao redor da Terra parece estar distorcida, assim como a relatividade geral prediz", diz o físico da Universidade de Stanford Francis Everitt, investigador principal da missão Gravity Probe B.

 
Um conceito artístico da GP-B medindo o espaço-tempo curvo em torno da Terra. 


"Este é um resultado épico", acrescenta Clifford Will, da Universidade Washington em St. Louis. Um especialista em teorias de Einstein, Will conduz um painel independente do Conselho Nacional de Pesquisa criado pela NASA em 1998 para acompanhar e analisar os resultados da Gravity Probe B. "Um dia", diz ele, "isso vai ser escrito em livros didáticos como um dos experimentos clássicos na história da física. " Tempo e espaço, de acordo com as teorias da relatividade de Einstein, se entrelaçam, formando um tecido quadridimensional chamado "espaço-tempo." A massa da Terra ondula este tecido, como uma pessoa pesada sentada no meio de um trampolim. A gravidade, diz Einstein, é simplesmente o movimento de objetos seguindo as linhas curvas da ondulação. Se a Terra tivesse parado, isso seria o fim da história. Mas a Terra não está parado. Nosso planeta gira, e o spin deve torcer a ondulação, um pouco, puxando-a em um redemoinho em torno do 4o. dimensional. Este é o GP-B foi para o espaço em 2004 para verificar. A idéia por trás do experimento é simples: 
Coloque um giroscópio em órbita ao redor da Terra, com o eixo de rotação apontado para uma estrela distante como um ponto de referência fixo. Livre de forças externas, o eixo do giroscópio deve continuar apontando para a estrela - para sempre. Mas se o espaço é torcida, a direção do eixo do giroscópio deverá deriva ao longo do tempo. Ao observar esta mudança de rumo em relação à estrela, as torções do espaço-tempo pode ser medido. 


Na prática, o experimento é tremendamente difícil.

 
Um dos giroscópios super-esférica da Gravity Probe B. 

Os quatro giroscópios da GP-B são as esferas mais perfeita já feita por seres humanos. Estas bolas de ping-pong tamanho de quartzo e silício são 1,5 centímetros de diâmetro e nunca variam de uma esfera perfeita por mais de 40 camadas atômicas. Se os giroscópios não fossem tão esféricos, seus eixos de rotação vacilaria mesmo sem os efeitos da relatividade. Segundo os cálculos, a torcida do espaço-tempo ao redor da Terra deve fazer com que os eixos dos giroscópios à deriva apenas 0,041 segundos de arco durante um ano. Um segundo de arco é 1/3600th de um grau. Para medir este ângulo razoavelmente bem, a GP-B precisava de uma precisão fantástica de 0,0005 segundos de arco. É como medir a espessura de uma folha de papel a ponta em 100 quilômetros de distância. "Os pesquisadores da GP-B teve que inventar toda uma nova tecnologia para tornar isso possível", observa Will. Eles desenvolveram uma "drag livre" de satélite que poderia roçar as camadas exteriores da atmosfera terrestre, sem perturbar os giroscópios. Eles descobriram como manter o campo magnético da Terra de penetrar a nave espacial. E eles criaram um dispositivo para medir a rotação de um giroscópio - sem tocar o giroscópio. Mais informações sobre estas tecnologias podem ser encontradas na história da ciência da NASA  "uma bolsa de perto da perfeição." Retirar o experimento foi um desafio excepcional. Mas depois de um ano de dados e tomada de quase cinco anos de análise, os cientistas da GP-B parece ter feito isso. "Nós medimos uma precessão geodésica de 6,600 mais ou menos 0,017 segundos de arco e um efeito de moldura arrastando de 0.039 mais ou menos 0,007 segundos de arco", diz Everitt. Para os leitores que não são especialistas na relatividade: a precessão geodésico é a quantidade de oscilação causada pela massa estática da Terra (a covinha no espaço-tempo) e arrastando a moldura efeito é a quantidade de oscilação causada pela rotação da Terra (a torção no espaço-tempo). Ambos os valores estão de acordo com as previsões precisas de Einstein. "Na opinião da comissão que eu presido, esse esforço foi verdadeiramente heróica. Nós ficamos impressionados", disse Will. 

Um conceito artístico do espaço-tempo torcido em torno de um buraco negro.

Os resultados da Gravity Probe B dão aos físicos uma renovada confiança de que as previsões estranhas da teoria de Einstein são de fato corretas, e que estas previsões podem ser aplicadas em outros locais. O tipo de vórtice do espaço-tempo que existe em torno da Terra é repetido e ampliado em outros lugares do cosmos - em torno de estrelas de nêutrons massivas, os buracos negros, e núcleos galáticos ativos. "Se você tentar girar um giroscópio no espaço-tempo extremamente torcido ao redor de um buraco negro", diz Will, "não será apenas um processo suave por uma fração de um grau. Seria oscilar loucamente e possivelmente até mesmo virar." Em sistemas binários de buraco negro ou seja, onde um buraco negro orbita um outro buraco negro, eles estão girando-se e, assim, comportam-se como giroscópios. Imagine um sistema de órbita, girando, balançando, sacudindo os buracos negros! Esse é o tipo de coisa que a relatividade geral prediz e que a GP-B nos diz pode ser verdade. O legado científico da GP-B não é limitado a relatividade geral. O projeto também tocou as vidas de centenas de jovens cientistas: "Como ele foi baseado em uma universidade muitos estudantes foram capazes de trabalhar no projeto", diz Everitt. "Mais de 86 teses de doutorado em Stanford, além de mais 14 em outras universidades foram concedidas a estudantes que trabalham no GP-B. Várias centenas de alunos de graduação e 55 alunos do ensino médio também participaram, incluindo as do astronauta Sally Ride e eventual prêmio Nobel Eric Cornell." O financiamento da NASA paa o Gravity Probe B começou no outono de 1963. Isso significa que Everitt e alguns colegas foram planejamento, promoção, construção, operação e análise de dados a partir da experiência de mais de 47 anos, realmente, um esforço épico. Qual é o próximo? Everitt lembra alguns conselhos que lhe foi dada pelo seu orientador de tese e Prémio Nobel Patrick MS Blackett: "Se você não pode pensar que a nova física nos vai trazer, invente alguma nova tecnologia, e vai levar a nova física". "Bem", diz Everitt, "nós inventamos 13 novas tecnologias para a Gravity Probe B. Quem sabe onde elas vão nos levar?" 

Tradução livre, via NASA.

Um comentário:

  1. O tema é interessante, mas há diversos erros de concordância, o que torna o texto enfadonho, além de reduzir a credibilidade de seu autor.

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