Fonte: NASA

A sonda Gravity Probe B (GP-B) concluiu recentemente um ano de recolha intensiva de dados na órbita da Terra. Os resultados que levarão mais um ano a analisar deveriam revelar a forma do espaço tempo em torno da Terra e provavelmente um vórtice do espaço-tempo.

Impressão bidimensional de Artista da deformação tetradimensional do espaço-tempo em torno da Terra.
Crédito: NASA
(clique na imagem para ver versão maior)

De acordo com a teoria da relatividade de Einstein, o espaço e o tempo estão unidos num único referencial tetradimensional chamado "espaço-tempo". A tremenda massa da Terra deforma este referencial tal como uma pessoa muito pesada no meio de um trampolim. A gravidade, diz Einstein, resulta simplesmente do movimento natural dos corpos que se movem sobre este referencial deformado.

Se a Terra estivesse em repouso, isto seria tudo o que havia a dizer. Mas a Terra não é um referencial em repouso. O nosso planeta gira e a sua rotação deverá deformar o espaço da mesma forma que uma pessoa sobre o centro do trampolim que girasse deitada de costas como um "breakdancer", provocaria uma deformação associada à sua rotação. Foi esta deformação tetradimensional devida à rotação que a GP-B tentou confirmar.

A ideia por detrás da experiência é bastante simples. Se pusermos um giroscópio em rotação à volta da Terra, com o seu eixo de rotação apontado para uma estrela longínqua usada como referência e se mantivermos o giroscópio livre de forças exteriores, este continuará a apontar para a estrela para sempre. Mas se o espaço estiver deformado, a direcção do giroscópio deverá sofrer um desvio ao longo do tempo. Pelo registo da variação da direcção relativamente à estrela, poder-se-á medir a deformação do espaço-tempo.

Na prática esta experiência é tremendamente difícil.

Os quatro giroscópios da GP-B são as esferas mais perfeitas jamais produzidas por seres humanos. Estas bolas de quartzo e silício fundido do tamanho de uma bola de ping-pong não perdem a esfericidade em nenhum ponto por mais de 40 camadas de átomos. Se os giroscópios não fossem tão perfeitamente esféricos, os seus eixos haveriam de sofrer nutação mesmo sem os efeitos da relatividade.

De acordo com os cálculos, o espaço tempo "torcido" em torno da Terra deveria causar uma rotação nos giroscópios de apenas 0.041 segundos de arco durante um ano. Um segundo é 1/3600 de 1º. Para medir este ângulo com grande exactidão, a GP-B precisava da fantástica precisão de 0.0005 segundos de arco nas suas medições. Para se ter ideia da tecnologia necessária digamos que uma precisão desta natureza é o mesmo que medir a espessura de uma folha de papel colocada de perfil para nós a mais de 100 km de distância.

Os investigadores da GP-B tiveram que desenvolver todo um conjunto de novas tecnologias para poderem tornar esta experiência possível. Tiveram que desenvolver um satélite livre que pudesse roçar nas camadas mais externas da atmosfera sem ser arrastado e sem perturbar os giroscópios. Tiveram que conseguir impedir os efeitos do campo magnético da Terra no interior da sonda e tiveram ainda que arranjar forma de medir a rotação do giroscópio sem lhe tocar e sem o perturbar.

Levar a cabo a experiência é uma grande vitória da habilidade humana independentemente dos resultados.

Um giroscópio da GP-B
Crédito: NASA
(clique na imagem para ver versão maior)

"Não houve muitas surpresas grandes" no desenvolvimento da experiência, disse o professor de Física Francis Everitt, Investigador Principal do GP-B da Universidade de Stanford. Agora que a recolha dos dados está completa diz que a disposição entre os cientistas da GP-B é de "muito entusiasmo e de noção de que existe agora muito trabalho duro e difícil para ser feito."

A redução dos dados, extensa e minuciosa começou agora. Os cientistas vão desenvolvê-la em três fases, explica Everitt. Primeiro, vão analisar os dados de cada dia ao longo do ano em busca de anomalias que possam ter ocorrido devido a perturbações não previstas. Depois serão feitas análises de evolução para detectar anomalias mês a mês que possam apenas ser detectáveis nesse espaço de tempo. Por último, e depois de verificado que não há anomalias imprevistas, farão a medida dos desvios ao longo do ano. Este procedimento permite detectar erros experimentais que de outro modo poderiam ser indetectáveis.

Deverá ser pedida ajuda a outros cientistas por todo o mundo para utilizarem os dados para confirmar. Everitt afirma: "queremos ser os mais severos críticos de nós mesmos."

As apostas em jogo são altas. Se o vórtice for detectado, isto apenas significa que, uma vez mais, Einstein estava certo. Mas, e se não detectarem? Pode haver aqui uma falha na teoria da Relatividade Geral que anuncia uma revolução na Física.

Primeiro, existe uma imensidão de dados para analisar. Esperem por novas notícias em breve.

LINKS:

NASA (Press Release):
http://science.nasa.gov/headlines/y2005/16nov_gpb.htm?list31680

OUTRAS NOTÍCIAS:

Astroboletim nº18 - 23 de Abril de 2004:
http://www.ccvalg.pt/astronomia/newsletter/n_18/n_18.htm

NASA:
http://science.nasa.gov/headlines/y2004/26apr_gpbtech.htm