A Descoberta da Curvatura Gravitacional na Luz de Uma Estrela Leva Kepler a Encontrar Einstein

kepler_einstein_01

observatory_150105O Telescópio Espacial Kepler tem testemunhado os efeitos de uma estrela morta curvando a luz proveniente de sua estrela companheira. As descobertas estão entre as primeiras detecções desse fenômeno – um resultado da Teoria Geral da Relatividade de Albert Einstein – em sistemas binários ou duplos de estrelas.

A estrela morta, chamada de anã branca, é na verdade o núcleo do que era uma estrela parecida com o Sol. Ela está presa numa dança orbital com sua parceira, uma estrela pequena anã vermelha. Enquanto a pequena anã branca é fisicamente menor que a anã vermelha, ela é ao mesmo tempo mais massiva.

“Essa anã branca tem aproximadamente o tamanho da Terra, mas a massa do Sol”, disse Phil Muirhead, do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena e principal autor das descobertas publicadas na edição de 20 de Abril de 2013 do Astrophysical Journal. “Ela é tão pesada que, apesar de ser maior em tamanho, a anã vermelha é que está orbitando ao redor da anã branca”.

A missão principal do Kepler é vasculhar estrelas na busca por exoplanetas ao seu redor. À medida que os planetas passam pela estrela, eles bloqueiam uma pequena quantidade da luz da estrela, essa pequena variação é sensível aos detectores do Kepler.

“Essa técnica é equivalente a detectar uma mosca numa lâmpada a 3000 milhas de distância, uma distância aproximada entre Los Angeles e Nova York”, disse Avi Shporer, coautor do estudo, também da Caltech.

Muirhead, e seus colegas regularmente usam os dados públicos do Kepler para pesquisar e confirmar por planetas ao redor de estrelas menores, as anãs vermelhas, também conhecidas como anãs M. Essas estrelas são mais frias e mais avermelhadas do que as estrelas amarelas como o nosso Sol. Quando a equipe observou pela primeira vez um alvo conhecido como KOI-256, eles pensaram que eles estavam olhando um gigantesco planeta gasoso eclipsando a estrela anã vermelha.

“Nós observamos o que parecia ser uma enorme queda na luz da estrela, e suspeitamos que ela era devido a um planeta gigantes, aproximadamente do tamanho de Júpiter e que estava passando na frente da estrela”, disse Muirhead.

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Para aprender mais sobre o sistema estelar, Muirhead e seus colegas se voltaram para o Telescópio Hale no Observatório de Monte Palomar, perto de San Diego. Usando, uma técnica chamada de velocidade radial, eles descobriram que a anã vermelha estava variando seu movimento como se fosse um pião. A oscilação era muito grande para ser causada pela força de um planeta. Foi quando eles então descobriram que eles estavam na verdade vendo uma massiva anã branca, ao invés de um planeta gigante gasoso passando na sua frente.

A equipe também incorporou medidas ultravioleta do KOI-256, feitas pelo Galaxy Evolution Explorer, ou GALEX, um telescópio espacial da NASA agora operado pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena. As observações do GALEX, lideradas pela Universidade de Cornell, em Ithaca, N.Y., são parte de um programa em atividade que tem como objetivo medir a atividade ultravioleta em todas as estrelas do campo de visão do Kepler, um indicador da potencial habitabilidade para os planetas nesses sistemas. Esses dados revelaram que a anã vermelha é muito ativa, consistente com o fato de estar sendo girada pela órbita da anã branca mais massiva.

Os astrônomos então voltaram para os dados do Kepler e ficaram surpresos com o que viram. Quando a anã branca passou em frente da estrela, sua gravidade fez com que a luz da estrela sofresse um desvio e brilhasse com um efeito que pôde ser medido.

“Só o Kepler poderia detectar esse efeito, muito, muito pequeno”, disse Doug Hudgins, o cientista do programa Kepler na sede da NASA em Washingotn. “Mas com essa detecção, nós estamos testemunhando a Teoria da Relatividade Geral de Einstein em ação num sistema estelar distante”.

Uma das consequências da Teoria da Relatividade Geral de Einstein, é que a gravidade pode curvar a luz. Os astrônomos regularmente observam esse fenômeno, chamado de lente gravitacional, na nossa galáxia e além. Por exemplo, a luz de uma galáxia distante pode ser curvada e ampliada pela matéria a sua frente. Isso revela novas informações sobre a matéria escura e a energia escura, dois misteriosos ingredientes do nosso universo.

A lente gravitacional, também tem sido usada para descobrir novos planetas e caçar por planetas que flutuam livremente no espaço.

No novo estudo do Kepler, os cientistas usaram a lente gravitacional para determinar a massa da anã branca. Combinando essa informação com todos os dados adquiridos, os cientistas foram capazes de medir com precisão a massa da anã vermelha e o tamanho físico de ambas as estrelas. Os dados do Kepler e a Teoria da Relatividade Geral de Einstein têm de forma integrada, ajudado a entender como as estrelas binárias se desenvolvem.

Fonte:

http://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/news/kepler20130404.html

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Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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