15/03/2023 - 17:55
Apesar das limitações técnicas de seu tempo, Einstein publicou sua famosa teoria da relatividade geral em 1915, que fez previsões sobre a natureza do universo que se provariam precisas diversas vezes por mais de 100 anos.
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Confira as 10 observações recentes que provaram que Einstein estava certo sobre a natureza do cosmos há um século — e uma que provou que ele estava errado:
1. A primeira imagem de um buraco negro
A teoria da relatividade geral de Einstein descreve a gravidade como consequência da curvatura do espaço-tempo. Ou seja, quanto mais massivo for um objeto, mais ele curvará o espaço-tempo e fará com que objetos menores caiam em sua direção.
A teoria de Einstein também prevê a existência de buracos negros, objetos massivos que distorcem tanto o espaço-tempo que nem mesmo a luz pode escapar deles.
Quando pesquisadores usando o Event Horizon Telescope (EHT) capturaram a primeira imagem de um buraco negro, eles provaram que Einstein estava certo sobre algumas coisas muito específicas, ou seja, que cada buraco negro tem um ponto sem retorno chamado de horizonte de eventos, que deve ser aproximadamente circular e de tamanho previsível com base na massa do buraco negro.
A imagem inovadora do buraco negro do EHT mostrou que essa previsão estava correta.
2. Uma lente gravitacional
De acordo com Einstein, se um objeto é suficientemente massivo, ele deve dobrar o espaço-tempo de tal forma que a luz distante emitida por trás do objeto aparecerá ampliada, como visto da Terra. Esse efeito é chamado de lente gravitacional e tem sido usado extensivamente para apontar uma lupa para objetos no universo profundo.
A primeira imagem de campo profundo do Telescópio Espacial James Webb usou o efeito de lente gravitacional de um aglomerado de galáxias a 4,6 bilhões de anos-luz de distância para ampliar significativamente a luz de galáxias a mais de 13 bilhões de anos-luz de distância.
3. ‘Ecos’ do buraco negro
Os astrônomos provaram que as teorias do buraco negro de Einstein estavam corretas mais uma vez quando descobriram um estranho padrão de raios X sendo emitidos perto de um buraco negro a 800 milhões de anos-luz da Terra.
Além das esperadas emissões de raios-X da frente do buraco negro, a equipe também detectou os “ecos luminosos” previstos de luz de raios-X, que foram emitidos atrás do buraco negro, mas ainda visíveis da Terra devido à maneira como o buraco negro dobrou o espaço-tempo ao seu redor.
4. Parceiros de buracos negros vacilantes
O estudo das ondas gravitacionais pode revelar os segredos dos objetos massivos e distantes que as liberaram. Ao estudar as ondas gravitacionais emitidas por um par de buracos negros binários em colisão lenta em 2022, os físicos confirmaram que os objetos maciços oscilavam (ou precediam) em suas órbitas à medida que giravam cada vez mais próximos um do outro.
5. Uma estrela espirográfica ‘dançante’
Os cientistas viram a teoria da precessão de Einstein em ação mais uma vez depois de estudar uma estrela orbitando um buraco negro supermassivo por 27 anos.
Depois de completar duas órbitas completas do buraco negro, a órbita da estrela foi vista “dançando” para a frente em um padrão de roseta, em vez de se mover em uma órbita elíptica fixa.
Esse movimento confirmou as previsões de Einstein sobre como um objeto extremamente pequeno deveria orbitar em torno de um relativamente gigantesco.
6. Ondas gravitacionais
A teoria da relatividade de Einstein também descreve enormes ondulações no tecido do espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais. Essas ondas resultam de fusões entre os objetos mais massivos do universo, como buracos negros e estrelas de nêutrons.
Usando um detector especial chamado Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), os físicos confirmaram a existência de ondas gravitacionais em 2015 e continuaram a detectar dezenas de outros exemplos de ondas gravitacionais nos anos seguintes.
7. Uma estrela de nêutrons ‘arrastando’
Não são apenas os buracos negros que dobram o espaço-tempo ao seu redor, mas as cascas ultradensas de estrelas mortas também podem fazer isso. Em 2020, os físicos estudaram como uma estrela de nêutrons orbitou em torno de uma anã branca (dois tipos de estrelas mortas em colapso) nos 20 anos anteriores, encontrando um desvio de longo prazo na forma como os dois objetos orbitavam um ao outro.
De acordo com os pesquisadores, esse desvio provavelmente foi causado por um efeito chamado arrasto de quadro, ou seja, a anã branca puxou o espaço-tempo o suficiente para alterar levemente a órbita da estrela de nêutrons ao longo do tempo, confirmando as previsões da teoria da relatividade de Einstein.
8. Anel de Einstein
Uma forma de lente gravitacional é tão vívida que os físicos não puderam deixar de colocar o nome de Einstein nela. Quando a luz de um objeto distante é ampliada em um halo perfeito em torno de um objeto maciço em primeiro plano, os cientistas chamam isso de “anel de Einstein”. Esses objetos impressionantes existem por todo o espaço e foram fotografados por astrônomos e cientistas.
9. Átomos em movimento
Aparentemente, as teorias de Einstein também são verdadeiras no reino quântico. A relatividade sugere que a velocidade da luz é constante no vácuo, o que significa que o espaço deve parecer o mesmo em todas as direções.
Em 2015, os pesquisadores provaram que esse efeito é verdadeiro mesmo na menor escala, quando mediram a energia de dois elétrons se movendo em direções diferentes ao redor do núcleo de um átomo.
A diferença de energia entre os elétrons permanecia constante, independentemente da direção em que se moviam, confirmando essa parte da teoria de Einstein.
10. O universo em mudança
À medida que a luz viaja pelo universo, seu comprimento de onda muda e se estende de várias maneiras diferentes, conhecidas como redshift (desvio para o vermelho, em português). O tipo mais famoso de redshift é devido à expansão do universo. Einstein propôs um número chamado constante cosmológica para explicar essa aparente expansão em suas outras equações.
No entanto, Einstein também previu um tipo de “desvio gravitacional para o vermelho”, que ocorre quando a luz perde energia ao sair de uma depressão no espaço-tempo criada por objetos massivos, como galáxias. Em 2011, um estudo da luz de centenas de milhares de galáxias distantes provou que o redshift gravitacional realmente existe, como sugeriu Einstein.
11. Errado sobre uma ‘ação assustadora à distância?’
Em um fenômeno chamado emaranhamento quântico, as partículas ligadas podem aparentemente se comunicar umas com as outras através de vastas distâncias mais rápido que a velocidade da luz, e apenas “escolher” um estado para habitar uma vez que são medidas.
Einstein odiava esse fenômeno, ridicularizando-o como uma “ação assustadora à distância”, e insistia que nenhuma influência pode viajar mais rápido que a luz e que os objetos têm um estado, quer os medimos ou não.
Mas em um enorme experimento global no qual milhões de partículas emaranhadas foram medidas em todo o mundo, os pesquisadores descobriram que as partículas pareciam escolher apenas um estado no momento em que eram medidas, e não antes.
“Mostramos que a visão de mundo de Einstein… na qual as coisas têm propriedades, quer você as observe ou não, e nenhuma influência viaja mais rápido que a luz, não pode ser verdadeira – pelo menos uma dessas coisas deve ser falsa”, disse Morgan Mitchell, professor de óptica quântica no Instituto de Ciências Fotônicas da Espanha e co-autor do estudo, disse à Live Science em 2018.
