Mais um efeito da Teoria da Relatividade Geral confirmado no Sol
A Teoria da Relatividade Geral prevê que o comprimento de uma radiação eletromagnética (constituída de fótons) irá aumentar à medida que escapa de um poço gravitacional. Nessa fuga, os fótons gastam energia, e como precisam manter a velocidade máxima no meio em questão (vácuo espacial no caso), a energia gasta acaba diminuindo a frequência do fótons (menor frequência, maior comprimento de onda, menor energia). Esse efeito - chamado de desvio para o vermelho (ou redshift) gravitacional - foi confirmado em experimentos laboratoriais na década de 1960. O contrário, blueshift, também ocorre quando o fóton cai no poço gravitacional, diminuindo seu comprimento de onda. Para notáveis efeitos de redshift e de blueshift gravitacionais, é necessário corpos muito massivos.
Em 1920, Albert Einstein escreveu: "Para o Sol, o redshift teórico predito é aproximadamente dois milionésimos do comprimento de onda [dos fótons emitidos em diferentes faixas do espectro eletromagnético]. Se esse efeito realmente existe é uma questão aberta, e astrônomos estão atualmente trabalhando duro para resolvê-la. Para o Sol, sua existência [do redshift gravitacional] é difícil de julgar porque o efeito é muito pequeno."
Agora, em um estudo publicado no periódico Astronomy and Astrophysics (1), cientistas conseguiram finalmente medir o redshift gravitacional do Sol, através de observações do espectro refletido pela Lua feitas com o instrumento HARPS (High Accuracy Radial-velocity Planet Searcher) e com uma nova tecnologia laser-baseada (LFC, laser frequency comb). As análises foram realizadas na faixa do espectro das linhas de emissão do elemento ferro (Fe) de 476-585 nm.
Ao invés de medir o comprimento de onda deslocado, os pesquisadores medem o redshift em termos da velocidade radial aparente da estrela (efeito Doppler equivalente). Na fórmula para o cálculo do redshift do Sol (na imagem de capa), G é a constante gravitacional, M é a massa do Sol, c é a velocidade da luz, AU é a distância da Terra ao Sol, e R é o raio do Sol, e v (GRS,1AU) é a diferença de velocidade radial teórica que observaríamos aqui da Terra devido ao redshift causado pelo campo gravitacional do Sol. Descontando o blueshift gerado pelo campo gravitacional da Terra, temos que o valor teórico do redshift observado no nosso planeta seria, de acordo com a Relatividade Geral, de ~633,10 m/s (!).
A partir dos dados espectrais coletados do Fe presente no Sol, os pesquisadores mediram um redshift de 638 ± 6 m/s, o que entra de acordo com a Teoria da Relatividade Geral. Ou seja, mais uma vez, Einstein acertou.
> Para quem quiser entender o que é a Teoria da Relatividade Geral, e a diferença para a Teoria da Relatividade Especial, acesse: https://bit.ly/3lyVnuW
(1) Publicação do estudo: https://arxiv.org/pdf/2009.10558.pdf
(!) Esse valor teórico, aliás, é até bem maior que o estimado por Einstein na época, devido aos dados astronômicos limitados no início do século XX usados nos cálculos relativísticos.
Reviewed by Saber Atualizado
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outubro 13, 2020
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