Detectadas pela primeira vez ondas gravitacionais que confirmam teoria de Einstein

Imagem: Nasa

Os dois detectores da experiência Advanced LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) parecem ter observado directamente, e pela primeira vez, ondas gravitacionais.

A existência destas deformações no espaço-tempo, que se propagam à velocidade da luz, é a última grande previsão da Teoria da Relatividade Geral de Einstein ainda não verificada.

A confirmar-se — em ciência é fundamental a verificação independente de cada alegada descoberta — trata-se de um momento histórico, precisamente no ano em que a Relatividade Geral completa 100 anos.

A detecção abre uma janela para o estudo de um Universo, até agora largamente desconhecido, de fenómenos extremos como colisões de estrelas de neutrões, de buracos negros e o colapso gravitacional de estrelas maciças.

As perspectivas são excitantes nesta área com a entrada em funcionamento ainda este ano do Advanced VIRGO, um detector semelhante construído nos arredores de Pisa, Itália, resultado de uma colaboração entre vários países europeus. O plano é usar os três detectores como um só instrumento mais sensível e fidedigno.

A descoberta foi anunciada numa conferência de imprensa que teve lugar quinta-feira (dia 10 Fev) no National Press Club, em Washington.

A equipa do LIGO reportou a detecção de um sinal com uma significância estatística de 5.1 sigma ou seja, os cientistas têm 99.9999% de certeza de que é real. O sinal foi observado por ambos os detectores do LIGO e movia-se aparentemente à velocidade da luz.

Mais extraordinária é a origem das ondas gravitacionais. O sinal apresentava uma forma muito característica, consistente com o padrão gerado pela colisão de dois buracos negros. A análise dos dados permitiu deduzir que os dois corpos teriam massas individuais de 36 e 29 massas solares formando um buraco negro único de 62 massas solares após a colisão. A diferença de massa — 3 massas solares  — foi emitida sob a forma de ondas gravitacionais! Repito: três massas solares transformadas em energia!

Por um breve instante, o sistema emitiu 50 vezes mais energia do que todas as estrelas do Universo combinadas! O sinal era tão claro que os astrónomos puderam observar o “badalar” do novo objecto enquanto dissipava energia até estabilizar num buraco negro rotativo.

Os cientistas estimam que a colisão se deu numa galáxia a uma distância de 1.3 mil milhões de anos-luz. A descoberta vem descrita num artigo na revista Physical Review Letters (edição de 11 de Fev.).

Luís Lopes
(Fonte: Ciência Viva na Imprensa Regional)

Einstein tinha razão: O tempo passa mais devagar num relógio em movimento

Em 1905, Einstein publicou a sua Teoria da Relatividade Restrita. Quase cem anos depois, resultados experimentais continuam a comprovar as suas previsões e a mostrar que Einstein tinha razão.

Físicos alemães verificaram experimentalmente, e com uma precisão sem precedentes, uma das mais espantosas previsões da Teoria da Relatividade Restrita: a da dilatação do tempo, que diz, em termos muito simples, que o tempo avança mais devagar num relógio em movimento em relação ao que acontece num relógio em repouso.

Esta propriedade do tempo foi muito popularizada através do paradoxo dos gémeos, exemplo sugerido pelo próprio Einstein: se um dos gémeos fosse enviado numa nave espacial a uma velocidade próxima da velocidade da luz, quando regressasse à Terra encontraria o seu irmão muito mais velho do que ele. Seria como se o tempo não passasse mais lentamente para quem viaja a velocidades muito grandes.

A experiência que agora confirma esta previsão de Einstein está descrita num artigo publicado recentemente na revista Physical Review Letters (http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.113.120405), e é o resultado de 15 anos de investigação de um grupo internacional de cientistas que inclui o Prémio Nobel Theodor Hänsch, director do Instituto Max Planck de Optica Quântica, em Garching, na Alemanha.

Para verificar o efeito da dilatação do tempo, os físicos precisaram de comparar como o tempo avança em dois relógios: um parado e outro em movimento. Para este efeito, os investigadores usaram um acelerador de partículas no Centro Helmholtz GSI, em Darmstadt, Alemanha, onde se estudam iões pesados.

Na experiência, os físicos usaram iões de lítio acelerados a um terço da velocidade da luz como relógio em movimento. Tecnologia de última geração, extremamente precisa, permitiu aos investigadores medir as transições de electrões entre diferentes níveis de energia dentro dos iões de lítio em movimento. Essas transições funcionaram como o tic-tac de um relógio em movimento.

Para o relógio em repouso, os cientistas fizeram as mesmas medições mas em iões lítio parados, o que permitiu comparar a velocidade nas transições electrónicas em cada um dos casos. Resultado: as transições electrónicas ocorriam mais lentamente nos iões em movimento.

Estas experiências sobre o efeito da dilatação do tempo não servem só para confirmar as previsões da melhor teoria de que dispomos para descrever a gravidade e o tempo no Universo.

Compreender a dilatação do tempo também tem implicações práticas no nosso dia-a-dia. É que o Sistema de Posicionamento Global, vulgo GPS, funciona com o recurso a medições efectuadas por satélites em órbita da Terra, e o software que calcula em diminutas fracções de segundo, por exemplo, o posicionamento de um carro em movimento na Terra tem de ter em conta o efeito da dilatação do tempo. Se não o fizesse, o resultado que nos seria apresentado pelo nosso equipamento de GPS estaria errado em centenas de metros, o que o tornaria inútil. Este é um exemplo da aplicação da Teoria da Relatividade de Einstein no nosso dia-a-dia.

Da génese violenta das galáxias em disco

Distribuição do gás molecular em 30 galáxias em fusão Fonte: ESA

Durante décadas os cientistas acreditaram que da fusão de galáxias resultavam geralmente galáxias elípticas. Agora, e pela primeira vez, os investigadores, com o auxílio do ALMA e um conjunto de outros rádio telescópios, descobriram provas directas de que as galáxias em fusão podem também dar origem a galáxias de disco e que este fenómeno é até bastante comum.

Este resultado surpreendente pode explicar porque é que existem tantas galáxias em espiral como a Via Láctea no Universo. 

Uma equipa de investigação internacional liderada por Junko Ueda, pós-doutorando da Sociedade Japonesa para a Divulgação da Ciência, fez observações surpreendentes que mostram que a maioria das colisões galácticas no Universo próximo - entre 40 e 600 milhões de anos-luz de distância da Terra - dão origem às chamadas galáxias de disco.

As galáxias de disco - que incluem as galáxias em espiral como a Via Láctea e as galáxias lenticulares - definem-se como possuindo regiões de gás e poeira em forma de panqueca e são bastante diferentes da categoria das galáxias elípticas.

É largamente aceite, desde há algum tempo, que as galáxias de disco em fusão dão eventualmente origem a uma galáxia de forma elíptica. Durante estas interacções violentas as galáxias não ganham apenas massa quando fusionam ou se canibalizam uma à outra, mas também modificam a sua forma ao longo do tempo cósmico e por isso mudam de tipo.

Simulações de computador dos anos 1970 prediziam que a fusão entre duas galáxias de disco comparáveis entre si resultaria numa galáxia elíptica. As simulações apontam assim para que actualmente a maioria das galáxias sejam elípticas, o que contradiz as observações que mostram que mais de 70 % das galáxias são de facto galáxias de disco.

No entanto, algumas simulações mais recentes sugeriram que as colisões poderiam também dar origem a galáxias de disco. De modo a identificar de maneira observacional as formas finais das galáxias depois da fusão, o grupo de cientistas estudou a distribuição de gás em 37 galáxias que se encontram nos estádios finais de fusão.

Foi utilizado o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e vários outros rádio telescópios para observar a emissão do monóxido de carbono (CO), um indicador de gás molecular. 

O trabalho da equipa é o maior estudo do gás molecular em galáxias feito até à data e proporciona uma perspectiva única de como a Via Láctea se pode ter formado. O estudo revelou que quase todas as fusões mostram regiões de gás molecular em forma de panqueca e são por isso galáxias de disco em formação.

Ueda explica: “Pela primeira vez temos evidências observacionais de que a fusão de galáxias resulta em galáxias de disco e não em galáxias elípticas. Este é um grande e inesperado passo em frente na compreensão do mistério do nascimento de galáxias de disco.” Há, no entanto, ainda muito por descobrir.

Daisuke Iono, do NAOJ e da Graduate University for Advanced Studies, co-autor do artigo científico que descreve este trabalho, acrescenta: “No seguimento deste trabalho temos agora que nos focar na formação de estrelas nestas galáxias de disco, necessitando também de olhar para o Universo mais distante. Sabemos que a maioria das galáxias no Universo mais longínquo possui discos.

No entanto, não sabemos se as fusões de galáxias são também responsáveis por isso, ou se estes objetos se formaram de gás frio que vai gradualmente caindo na galáxia. Talvez tenhamos descoberto um mecanismo geral que se aplica ao longo de toda a história do Universo.”

Einstein desintegrou-se

A nave europia Albert Einstein (ATV-4) desintegrou-se, como previsto, durante a sua reentrada na atmosfera, neste sábado, numa região desabitada do Pacífico Sul, anunciou a Agência Espacial Europeia (ESA).

A nave de abastecimento europeia foi desacoplada na segunda-feira da Estação Espacial Internacional (ISS), onde atracou em 15 de Junho.

"O quarto Veículo de Transferência Automática (ATV) da ESA, baptizado Albert Einstein, concluiu a sua missão de cinco meses junto à ISS. Hoje fez a sua reentrada na atmosfera e desintegrou-se como planeado numa área desabitada do Pacífico Sul ", informou a ESA em comunicado.

"Albert Einstein realizou uma série de manobras delicadas para que os astronautas pudessem ver a sua descolagem nas camadas superiores da atmosfera, o que fornecerá dados únicos sobre fenómenos de reentrada atmosférica", indica o comunicado, acrescentando que "o ATV-4 se desintegrou com segurança na atmosfera no dia 2 de Novembro às 12h04 UT".

"A missão foi realizada com perfeição o que, como em qualquer missão espacial, representa um enorme sucesso para toda a equipa ATV", afirmou Alberto Novelli, chefe da missão ATV-4, citado pela ESA .

"A conclusão bem-sucedida desta quarta missão reflecte a maturidade do programa ATV e este novo sucesso abre o caminho para futuros projectos da ESA", acrescentou .

As manobras da nave europeia no espaço foram supervisionadas pelo centro de controlo, com sede em Toulouse (França), e gerido conjuntamente pela ESA e CNES.

Lançado em 5 de Junho a bordo de foguetão Ariane 5 a partir de Kourou (Guiana Francesa) , o ATV-4 transportou para a ISS uma carga de cerca de 7 toneladas de mantimentos (água, combustível, alimentos, equipamentos diversos) destinados aos astronautas que se revesam na ISS desde o ano 2000.

Com um peso total de 20,2 toneladas, esta foi a carga mais pesada já enviada pela Europa para o espaço. Cheio de todos os resíduos não perigosos gerados a bordo da ISS, a nave desintegrou-se finalmente na atmosfera, sob o efeito combinado do aquecimento devido à velocidade e pressão. Três ATV tiveram o mesmo destino: o Jules Verne, lançado em 2008, o Johannes Kepler, em 2011, e o Edoardo Amaldi, em 2012.

O ATV-4 Albert Einstein completou a sua missão com um recorde: deixou a ISS com a maior quantidade de lixo já carregado a bordo de uma nave.

O próximo veículo, o mais novo de uma série de cinco, é o ATV-5, a ser lançado em meados de 2014 foi baptizado Georges Lemaître, em homenagem ao físico belga que está na origem da teoria do Big Bang.

Albert Einstein acoplou-se hoje à estação espacial internacional

Uma nave de transportes robotizada e chamada "Albert Einstein", acoplou-se hoje à Estação Espacial Internacional (ISS), anunciou a Agência Espacial Europeia (ESA)

A nave levava 6,6 toneladas de carga a bordo.

O Einstein é um dos quatro Veículos de Transferência Automática (ATVs) da ESA e acoplou-se à ISS dez dias depois de ter sido lançado pelo foguetão Ariane 5, da base espacial europeia de Kourou, na Guiana Francesa.

A nave de reabastecimento está carregada com comida, água, oxigénio, experiências científicas e iguarias para os astronautas da ISS.

O Albert Einstein tem as dimensões de um autocarro de dois andares, dez metros de comprimento, 4,5 metros de diâmetro e está programado para chegar à ISS em piloto automático, graças a um sistema de navegação que utiliza a luz das estrelas como orientação e o sistema de propulsores para se acoplar suavemente à estação.

A ESA tem já encomendados mais cinco destes veículos, num projecto de contribuição para as missões da ISS, que ainda são programadas pelos EUA.

Nave Einstein: um cargueiro, uma dispensa ou um caixote do lixo? 

A missão do Einstein vai durar quatro meses: este vai simplesmente estar acoplado à ISS como uma espécie de armazém ou dispensa para os passageiros da ISS.

Os propulsores do Einstein vão ainda servir para impulsionar a estação, que gira na órbita baixa da Terra e perde altitude devido à fricção atmosférica prolongada em altitudes mais elevadas.

O Einstein vai estar ligado à ISS até 28 de Outubro, e vai trazer de volta à Terra seis toneladas de lixo não tóxico e dejectos humanos biodegradáveis. O seu destino final é incendiar-se sobre o oceano Pacífico.

O primeiro veículo da série ATV chama-se Jules Verne e foi lançado em 2008; o segundo, o Johannes Kepler, em Fevereiro de 2011; e o terceiro, Edoardo Amaldi, em Setembro de 2012. A última missão do Einstein (ou ATV4) está agendada para Junho de 2014. 

O ATV5 vai receber o nome do cónego e físico belga Georges Lemaitre, que foi o primeiro a evocar a possibilidade de o Universo ter sido criado após um Big Bang.