Teoria da Relatividade Geral e seu teste mais importante até hoje

A Teoria da Relatividade Geral, proposta por Albert Einstein, repercute até hoje e os cientistas continuam buscando testá-la para validá-la ou refutá-la definitivamente. E recentemente, a teoria passou por um dos maiores testes até hoje.

Um grupo de vários astrónomos mapeou a distribuição de quase seis milhões de galáxias ao longo de 11 mil milhões de anos do Universo. E adivinhe: as previsões da teoria de Einstein combinam perfeitamente com o que descobriram.

O que os cientistas descobriram sobre o Universo?

Segundo os pesquisadores, a forma como a gravidade agrupa essas galáxias contra a atração externa da expansão do Universo e como esse agrupamento evolui ao longo do tempo está de acordo com o que Einstein propôs no século XX.

Este teste está sendo considerado o maior da Teoria da Relatividade Geral já realizado, pois abrange boa parte dos 13,8 bilhões de anos do Universo. Isso significa que a teoria do físico alemão é consistente nas maiores e nas menores escalas.

A cosmóloga Pauline Zarrouk, do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica, destaques a necessidade de testes mais específicos em larga escala. “A relatividade geral foi muito bem testada à escala dos sistemas solares, mas também precisamos de testar se a nossa suposição funciona em escalas muito maiores.”

“Estudar a taxa de formação de galáxias permite-nos testar diretamente as nossas teorias e, até agora, estamos nos alinhando com o que a relatividade geral prevê em escalas cosmológicas”, continua ele.

O que sabemos sobre a gravidade até agora

• Tal como no nosso planeta, a gravidade desempenha um papel vital no funcionamento do Universo;
• Até o momento, os cientistas não conseguiram descobrir o que é ou por que é assim, mas sabe-se que:
  • Objetos com massa geralmente atraem outros na mesma condição;
  • A força de atração é diretamente proporcional à massa;
  • Ele altera a geometria do espaço-tempo em torno de uma massa.
• Além disso, a gravidade é uma espécie de “cola” que une o Universo, que é coberto por grandes filamentos de campos gravitacionais provenientes da matéria escura, formando uma espécie de teia;
• A maior parte da matéria do Universo está distribuída entre esses fios e nós da teia.

Estas questões são abordadas pela teoria de Einstein, no entanto, como o Alerta científicoé importante encontrar possíveis falhas nele, pois isso poderia resolver alguns problemas, como diferenças questionáveis ​​entre a mecânica quântica e a física clássica. Desta forma, os investigadores continuam a “forçar” e a “stressar” ao máximo a teoria, através de testes aplicados ao Universo em diversas escalas.

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Como realizar o grande teste

No caso deste grande teste, os cientistas usaram o Dark Energy Spectral Instrument (DESI). É liderado pelo Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e operado por um enorme grupo colaborativo internacional, que tem mapeado o Universo observável com o objetivo de desvendar os seus mistérios.

O DESI está em operação desde 2019 e os últimos resultados obtidos pela equipe baseiam-se na análise detalhada do primeiro ano de dados coletados pelo dispositivo.

A partir daí, foi realizado um levantamento abrangente de 5,7 milhões de galáxias e quasares existentes durante o tempo de existência do Universo. O seu crescimento, evolução e distribuição por todo o cosmos foram mapeados há 11 mil milhões de anos.

Com base na Teoria da Relatividade Geral, tentaram prever o crescimento e a distribuição da teia, descobrindo assim que o Universo atual se comportou como indica a teoria de Einstein e numa escala gigantesca.

Na mesma linha de raciocínio, no início do mês foi publicado um artigo que media a taxa de expansão do Universo com base em relíquias cósmicas de ondas acústicas, congeladas quando a névoa de átomos que enchia o Universo em seus primórdios se dissipou.

Agora, a equipa colaborativa espera que a investigação que está a ser realizada possa continuar a expandir o nosso conhecimento sobre a evolução do Universo e continuar a descobrir as forças misteriosas responsáveis ​​por impulsionar esta evolução e a sua expansão.

O físico Dragan Huterer, da Universidade de Michigan (EUA), explica que “esta é a primeira vez que o DESI observa o crescimento da estrutura cósmica. Estamos demonstrando uma tremenda nova capacidade de sondar a gravidade modificada e melhorar as restrições nos modelos de energia escura. E esta é apenas a ponta do iceberg.”

E não só: os resultados obtidos recentemente impuseram restrições ao limite superior da massa do neutrino, partícula tão misteriosa que não é possível (pelo menos até hoje) pesá-la com a devida precisão.

Estágio atual da pesquisa

Os pesquisadores estão atualmente analisando mais dados. Neste caso, os primeiros três anos de informação recolhida pelo DESI. Assim que o instrumento concluir o seu trabalho, estima-se que terá recolhido dados de mais de 40 milhões de galáxias e quasares.

Alguns dos principais mistérios que a coligação espera que esta informação desvende são a natureza da matéria escura, o item invisível que gera gravidade extra no Universo e, no caso da energia escura, o item invisível que impulsiona a expansão variável e acelerada do Universo. Universo.

Segundo o físico Mark Maus, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e da Universidade da Califórnia, Berkeley (EUA), “a matéria escura representa cerca de um quarto do Universo e a energia escura, outros 70%. Não sabemos realmente o que é qualquer um deles. A ideia de que podemos tirar fotografias do Universo e abordar estas grandes e fundamentais questões é alucinante.”

As descobertas dos cientistas estão listadas em três artigos no servidor de pré-impressão arXiv e será revisado por pares.

O que diz a Teoria da Relatividade Geral

A Teoria da Relatividade Geral foi proposta por Albert Einstein em 1915 e é apoiada por diversas hipóteses que ampliam a Teoria da Relatividade Especial, também de Einstein. Ela também fala sobre a Lei da Gravitação Universal de Isaac Newton.

Prevê, por exemplo, que os raios de luz de estrelas mais distantes se curvam à medida que passam perto do Sol, algo já confirmado pela ciência. Abrange a aceleração dos corpos e é válido para referenciais que apresentam aceleração.

Também é conhecido pela sua “beleza” matemática e continua a ser constantemente testado por investigadores, mas tem lançado luz sobre muitas dúvidas existentes sobre o Universo.