Pulsar pode desafiar Einstein

Os objetos mais densos do Universo têm um novo campeão de pesos pesados: um pulsar tão pequeno que pode ocupar uma área de quase 100 km² mas que tem uma massa 2,04 vezes a do Sol.

© NASA (ilustração do pulsar J0348+0432)

O pulsar poderá ser usado para ajudar a testar a teoria da relatividade geral de Einstein, mas a sua própria existência pode colocar esta teoria científica em risco.

Os pulsares são "cadáveres" estelares com uma rápida rotação que varrem o céu como um farol com um feixe de ondas de rádio à medida que rodam. Os pulsares mais rápidos encontram-se em sistemas binários com outro objeto como uma estrela ou uma anã branca. O pulsar roda mais rápido ao roubar material da sua companheira. Esta combinação pode continuar por bilhões de anos até que os objetos colidem e fundem-se.

De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, que descreve como a gravidade funciona, os dois corpos excitam fortes ondulações no espaço-tempo - ondas gravitacionais - à medida que espiralam na direção um do outro. Embora as ondas gravitacionais não tenham sido observadas diretamente, temos fortes evidências da sua existência. O estudo destes sistemas binários com pulsares pode ser uma boa maneira de as observar e de verificar que as previsões da relatividade geral são verdadeiras.

O pulsar J0348+0432, recentemente intitulado como o pulsar mais massivo conhecido. O pulsar apareceu num estudo através do telescópio Green Bank no estado americano da Virginia do Oeste, quando o telescópio estava parcialmente parado para reparos. Durante meses, a gigantesca antena com 100 metros não pôde ser dirigida.

A pesquisadora Victoria Kaspi da Universidade McGill em Montreal, Canadá apresentou a sua nova descoberta na Conferência Harvard-Smithsonian de Astrofísica Teórica em Cambridge, Massachusetts, EUA, esta semana.

Ela e seus colegas identificaram o pulsar graças aos pulsos de rádio que emite a cada 39 milissegundos. Está numa íntima órbita binária com uma anã branca, um outro tipo de cadáver estelar e menos denso, com 0,172 vezes a massa do Sol. A comparação do modo como os dois objetos oscilam nas suas órbitas permitiu à equipe calcular a massa do pulsar: 2,04 vezes a massa do Sol, até agora inédita. O anterior detentor do recorde tinha uma modesta massa de 1,97 sóis.

O par de objetos é um laboratório particularmente bom para testar a relatividade geral devido à diferença entre a massa do pulsar e a massa da anã branca. Em algumas teorias alternativas da gravidade que poderiam assumir se a relatividade geral possa revelar incorreta, a estrela de nêutrons poderá sentir efeitos gravitacionais dentro de si que a relativamente esbelta anã branca não tem. Estes efeitos podem distorcer a gravidade e libertar ondas gravitacionais extras, aumentando a velocidade de atração entre os dois objetos, um efeito que os astrônomos podem observar mesmo sem ver as ondas gravitacionais diretamente.

"Podemos começar a restringir a gravidade num regime totalmente novo," afirma Kaspi.

Mas a massa extra do pulsar pode ser um problema para a relatividade geral. Os pulsares aglomeram a sua massa numa bola com até 20 ou 24 km de diâmetro. As teorias de como os átomos colapsam em espaços tão apertados prevêem que as estrelas de nêutrons não podem ficar com massas superiores a duas massas solares, ou serão forçadas a colapsar num buraco negro.

"Se o próximo detentor do recorde tiver muito mais que 2 massas solares, então temos que rever algumas das nossas teorias, possivelmente até pensar em modificações na relatividade geral," afirma Feryal Ozel da Universidade Estatal do Arizona em Tucson, EUA. Ozel está à espera que a incerteza acerca da massa do novo pulsar diminua antes que comece a preocupar-se, mas "2,04 massas solares está quase no ponto em que temos que verificar tudo".

Mas outros cientistas pensam que é demasiado cedo para nos preocuparmos com um novo desafio a Einstein.

Scott Hughes, professor associado de física no Instituto de Tecnologia do Massachusetts, não está preocupado com a descoberta. "A gravidade é um item na lista dos porquês da massa do pulsar ser tão alta. Mas está muito abaixo na lista. Sabe-se muito pouco acerca do material nuclear a estas densidades, mas as equações plausíveis do estado acomodam estrelas desta massa dentro dos padrões sem real dificuldade."

Fonte: New Scientist