Observações em Sobral confirmaram teoria de Einstein em 1919

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Instrumentos usados na observação do eclipse solar de 1919 em Sobral. Créditos: Royal Observatory, Greenwich.

Por Igor Zolnerkevic 
Publicado na Sociedade Brasileira de Física

No dia 29 de maio de 1919, duas expedições de astrônomos britânicos observaram um eclipse total do Sol na esperança de verificar a deflexão da luz das estrelas prevista pela teoria da relatividade geral de Albert Einstein. A mais famosa delas foi a expedição liderada por Arthur Eddington e Edwin Cottingham, à ilha Príncipe, na África. A outra expedição, entretanto, de Andrew Crommelin e Charles Davidson à cidade de Sobral, no Ceará, foi decisiva para o sucesso do empreendimento. “Foram justamente as medidas em Sobral que permitiram a comprovação robusta da teoria da relatividade geral”, lembra o físico Luís Crispino, professor da Universidade Federal do Pará (UFPA). Em artigo publicado em maio na revista Nature Physics, Crispino e o físico Daniel Kennefick, da Universidade do Arkansas, Estados Unidos, lembram a importância da expedição a Sobral e sua divulgação pioneira das ideias de Einstein no Brasil.

Como Crispino explica no vídeo abaixo, Einstein calculou o desvio de um raio de luz ao passar pela borda do Sol em duas ocasiões. Em 1911, assumindo uma força gravitacional newtoniana e o princípio de equivalência, Einstein obteve que um raio de luz próximo ao Sol desviaria sua trajetória em 0,83 segundos de arco. Com esse resultado em mãos, Einstein procurou os astrônomos, propondo que esse desvio poderia ser medido durante um eclipse total do Sol através da verificação da posição aparente relativa das estrelas em torno do Sol eclipsado. Nenhuma medida foi realizada nos anos seguintes, até que, em 1915, Einstein chega à forma final de sua teoria da relatividade geral, com a força gravitacional entendida como o efeito da massa e da energia na curvatura do espaço-tempo. Recalculando o desvio da luz com base em sua nova teoria, Einstein obteve um valor duas vezes maior para o desvio da luz do que aquele que havia obtido em 1911.

Uma ocasião bastante favorável para medir o desvio da luz previsto por Einstein surgiria em 1919, quando o Sol estaria diante de um conjunto de estrelas localizadas na constelação de Touro. Eddington e Cottingham levaram para a ilha de Príncipe a lente de 13 polegadas do telescópio de Oxford. Obtiveram algumas placas fotográficas, mas devido ao mau tempo puderam localizar as estrelas em apenas duas delas. Suas medições levaram a um resultado próximo ao resultado previsto pela relatividade geral, mas por serem baseadas em apenas duas placas fotográficas com poucas estrelas, eram necessárias mais medições para um resultado robusto.

Crommelin e Davidson levaram dois telescópios a Sobral. Eles obtiveram várias fotografias com uma lente de 13 polegadas semelhante a levada à África, mas as imagens também não ficaram boas, devido ao mau funcionamento do celóstato, o espelho que mantinha fixa a imagem do Sol no fundo do telescópio. Dependendo se houve ou não uma mudança de foco, os resultados podiam ser próximos da previsão newtoniana ou da relatividade geral. Já com o telescópio de 4 polegadas, levado originalmente como instrumento reserva, os britânicos obtiveram fotografias de muito boa qualidade, a partir das quais calcularam um desvio ligeiramente superior ao desvio previsto pela teoria da relatividade geral. Os resultado das observações de ambas expedições foi anunciado em uma conferência científica em Londres, no dia 6 de novembro de 1919, confirmando a teoria da relatividade geral e promovendo Einstein a uma celebridade mundial.

Crispino e Kennefick lembram ainda que, antes de chegarem a Sobral, Crommelin e Davidson viajaram pela Amazônia. Na cidade de Belém, o jornal Estado do Pará publicou a tradução de um artigo deles sobre as medidas que fariam em Sobral e a teoria da relatividade geral de Einstein. Foi a primeira publicação a divulgar a teoria para o grande público nas Américas.

Referência:

  • Crispino, L. C., & Kennefick, D. J. (2019). A hundred years of the first experimental test of general relativity. Nature Physics, 15(5), 416.
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