A missão da sonda Gravity Probe B (GP-B) confirmou duas previsões fundamentais derivadas da Teoria Geral da Relatividade de Einstein, que foi desenhada para testar.
A experiência, lançada em 2004, usou quatro giroscópios ultra-precisos para medir a hipótese do efeito geodésico, a distorção do espaço e tempo em torno de um corpo gravitacional, e o arrasto de referenciais, o total que um objecto rodopiante puxa o espaço e o tempo à medida que roda.
A GP-B determinou ambos os efeitos com uma precisão sem precedentes ao apontar para uma única estrela, IM Pegasi, enquanto posicionada numa órbita polar em torno da Terra. Se a gravidade não afectasse o espaço e o tempo, os giroscópios da GP-B apontariam para sempre na mesma direcção enquanto em órbita. Mas, em confirmação com as teorias de Einstein, os giroscópios sofreram mudanças minúsculas mas mensuráveis na direcção da sua rotação, enquanto a gravidade da Terra os puxava.
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Os efeitos previstos geodésicos e os efeitos de arrasto de referenciais, e a equação de Schiff para os calcular.
Crédito: Universidade de Stanford
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Os achados estão detalhados na edição online da revista Physical Review Letters.
"Imagine a Terra como se estivesse imersa em mel. À medida que o planeta roda, o mel à sua volta iria também rodopiar, e o mesmo acontece com o espaço e o tempo," afirma Francis Everitt, investigador principal da GP-B da Universidade de Stanford, EUA. "A GP-B confirmou duas das mais profundas previsões do universo de Einstein, com profundas implicações nos mais variados campos da astrofísica. Igualmente, as décadas de inovação tecnológica por trás da missão serão um legado duradouro na Terra e no espaço."
A GP-B é um dos mais longos projectos na história da NASA, cujo desenvolvimento começou no Outono de 1963, com fundos iniciais para construir uma experiência giroscópica relativista. As décadas de desenvolvimento subsequente levaram a tecnologias inovadoras no controlo de perturbações ambientais na sonda, tais como o arrasto aerodinâmico, campos magnéticos e variações térmicas. O batedor estelar da missão e os giroscópios são os mais precisos já desenhados e produzidos.
A GP-B completou as suas operações de recolha de dados e foi desactivada em Dezembro de 2010.
"Os resultados da missão terão um impacto de longo-termo nos trabalhos dos físicos teóricos," afirma Bill Danchi, astrofísico sénior e cientista do programa na sede da NASA em Washington. "Cada dos desafios futuros às teorias da Relatividade Geral de Einstein terá que procurar medições mais precisas do que as obtidas pela esplêndida GP-B."
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Impressão de artista da Gravity Probe B em órbita da Terra e a medir o espaço-tempo, uma descrição do Universo que inclui 4 dimensões: altura, comprimento, largura e tempo.
Crédito: NASA
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As inovações alcançadas pelo desenvolvimento da GP-B têm sido usadas nas tecnologias de GPS que permitem com que os aviões aterrem sem ajuda humana. Outras tecnologias da GP-B foram aplicadas na missão COBE (Cosmic Background Explorer) da NASA, que determinou com precisão a radiação de fundo do Universo. Esta medição é a base da teoria do Big-Bang e levou à atribuição do Prémio Nobel ao físico da NASA John Mather.
O conceito de satélite livre de arrasto, desenvolvido graças à GP-B, tornou possível a invenção de determinados satélites, entre eles o GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) da NASA e o GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) da ESA. Estes satélites providenciam as medições mais detalhadas da forma da Terra, críticas para a navegação precisa na terra e no mar, e para compreender a relação entre a circulação das correntes oceânicas e os padrões climáticos.
A GP-B também impulsionou as fronteiras do conhecimento e providenciou um campo de treino prático a mais de 100 estudantes de doutoramentos e 15 candidatos a mestre em Universidades americanas. Mais de 350 estudantes universitários e mais de 4 dúzias de estudantes do ensino secundário trabalharam também no projecto em conjunto com cientistas de topo e engenheiros aeroespaciais da indústria e do governo americano. Uma destas estudantes que trabalhou na Gravity Probe B tornou-se na primeira mulher no espaço, Sally Ride. Outro foi Eric Cornell, que ganhou o Prémio Nobel da Física em 2001.
"A GP-B proporciona-nos uma maior base de conhecimento acerca da relatividade e o seu impacto positivo será sentido nas carreiras dos estudantes cujas educações foram enriquecidas pelo projecto", afirma Ed Weiler, administrador associado para o Directorado de Missões Científicas na sede da NASA.
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Gravity Probe B:
Universidade de Stanford
NASA
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Teoria Geral da Relatividade:
Wikipedia |
