Esta estrela está literalmente arrastando o espaço-tempo atrás de si

O efeito foi previsto por Einstein e detectado de forma muito pequena na Terra, mas um sistema muito distante arrasta consigo o espaço-tempo de forma muito mais evidente. A tecnologia e as características de um sistema binário permitem que astrônomos façam o registro do que Einstein havia previsto. Mas, talvez, nem ele soubesse que um dia o arrasto de referenciais seria observado.

O arrasto de referenciais é uma das previsões da teoria geral da relatividade de Einstein. De acordo com ela, qualquer corpo em rotação arrasta consigo o tecido do espaço-tempo próximo a si.

O efeito do arrasto de referenciais é tão pequeno que, normalmente, não é percebido. Para se ter uma ideia, esse efeito gravitomagnético provocado pela rotação da Terra, precisa de um satélite como o Gravity Probe B para ser observado. Além disso, a detecção de alteração de graus é de 40 milissegundos de arco por ano, o equivalente a, aproximadamente, um grau a cada 100 mil anos.

A previsão de arrasto de referenciais da RG, foi feita por Josef Lense e Hans Thirring, já em 1918. Eles previram que na presença de um corpo com massa em rotação, o espaço-tempo ao redor do corpo seria arrastado junto com ele. Esse efeito ficou conhecido como Arraste de Referenciais Inerciais, ou efeito Lense-Thirring. Sucintamente podemos elucidar esse efeito da seguinte forma. Imagine um sistema de coordenadas em algum ponto na órbita da Terra (uma seta definindo a direção x, outra definindo a direção y e uma terceira definindo a direção z), que gira junto com a Terra, ou seja, como um satélite geoestacionário. Quando ele der uma volta completa ao redor da Terra voltará para a mesma posição inicial. Porém, devido à Terra ter massa e rotação, ela deforma o espaço-tempo ao redor dela de maneira que o nosso sistema de coordenadas também vai adquirir uma rotação, ou seja, depois de completar uma volta ele não vai apontar na mesma direção. É impossível definir um referencial inercial nas proximidades de um corpo com massa que gira. Esse efeito foi medido pelo satélite Gravity Probe B [9,10], que obteve um valor de -37,2 ± 7,2 milisegundos de arco/ano, em excelente concordância com o valor previsto pela RG de -39,2 millisegundos de arco/ano.

Um exemplo mais evidente

Uma equipe de pesquisadores publicou na Science evidências muito mais claras de arrasto de referenciais. Para isso, foi observado um par de estrelas compactas girando uma em torno da outra em altíssima velocidade, com o auxílio de um radiotelescópio.

Esses corpos se movem em um espaço-tempo deformado. Porque quanto maior a velocidade com a qual um objeto gira e quanto mais massivo ele é, mais poderoso é o efeito de arrasto de referencial. Assim, o efeito é muito evidente no que restou de núcleos de estrelas mortas, que já tiveram muitas vezes a massa do Sol, mas esgotaram o combustível de hidrogênio.

O que restou é conhecido como anã branca e tem tamanho similar ao da Terra, mas ela é centenas de milhares de vezes mais massiva. A rotação delas pode levar um minuto ou dois, enquanto a Terra leva 24 h para completar uma volta em torno de si. Por causa disso, o arrasto de referencial de uma anã branca pode ser 100 milhões de vezes mais poderoso do que o da Terra.

Como observar algo tão distante

Um pulsar é uma estrela de nêutrons formada pela explosão de uma estrela supermassiva. Em geral, eles giram em altas velocidades e emitem sinais de rádio ou raios gama. Estes podem ser captados da Terra em forma de pulsos. Algumas dessas estrelas viajam pelo espaço em sistema binário. É pelos sinal emitido pelos pulsares orbitando outra estrela que os astrônomos conseguem observar a anã branca.

Um desses sistemas foi descoberto há vinte anos, o PSR J1141-6545. Ele é formado por uma anã branca com tamanho aproximado ao da Terra, mas 300 mil vezes mais pesada, e um pulsar com tamanho próximo ao de uma cidade, mas 400 mil vezes mais pesado.

Esse pulsar gira 150 vezes por minuto. Ou seja, ondas de rádio são emitidas 150 vezes a cada minuto e recebidas aqui na Terra. Isso permite que os cientistas mapeiem o caminho que o pulsar percorre ao orbitar a anã branca. Para tanto, foi preciso juntar as informações da cronometragem da chegada do pulso ao telescópio e da velocidade da luz. Assim, os cientistas puderam concluir que a órbita entre as estrelas leva menos de 5 horas.

Os cientistas também puderam identificar que o plano de órbita do sistema não é fixo, ele está girando lentamente. [Science Alert, Science, Physics]

Fontes: SAENSE e Hypescience