Pi elevado ao espaço confirma teoria de Einstein

02/06/2020 às 22:00

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Imagem: Wikipedia Commons/Mysid

Apurar o valor de π (Pi) , a constante que expressa a razão entre a circunferência e o diâmetro de um círculo, é algo que supercomputadores fazem sempre, alcançando o já conhecido 3,14, mas seguido de infinitas casas decimais. Carl-Johan Haster, astrofísico teórico do Massachussets Institute of Techonology (MIT) chegou a um número ligeiramente diferente: 3,115.

Essa imprecisão não é nada, dada a real intenção do pesquisador: testar a Teoria Geral da Relatividade de Einstein, que liga a gravidade à dinâmica do espaço e do tempo. O resultado de seu trabalho foi publicado no repositório de artigos científicos arXiv.org.

Ondas gravitacionais são aquelas geradas no espaço-tempo quando objetos maciços, como buracos negros ou estrelas massivas, são formados.

Variável, não constante

Ao estudá-las, Haster (que colabora no Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser – LIGO, acrônimo em inglês), notou que Pi aparecia nos termos de uma equação que descreve sua propagação.

Apesar de Pi ser uma constante, o astrofísico usou o número como uma variável (de maneira similar às equações em que precisamos achar o valor de x ou de y) e tentou determinar seu valor a partir das observações das ondas gravitacionais. Haster usou os dados de 22 ondas gravitacionais observadas pelo LIGO e mostrou que Pi tem um valor provável de 3,115.

“A teoria de Einstein ainda não parece precisar de ajustes. Para mim, o estudo produziu um teste válido e bastante forte da relatividade geral", diz Haster.

A equação de Haster usou Pi como uma variável e não, como uma constante.Fonte: Carl-Johan Haster/Divulgação

Entender por que o valor de Pi aparece em equações para deduzir o caminho de ondas gravitacionais é um pouco mais complicado, principalmente porque as ondas interagem entre si. Colega de Haster e a física teórica da Universidade Johns Hopkins, Emanuele Berti explica:

“Ao jogar uma pedra em um lago, ela vai provocar ondulações na água. Ao atirar outra, a superfície do lago não estará mais lisa, já que as ondas provocadas pela primeira pedra ainda estarão se propagando e interferindo nas novas ondulações. As ondas gravitacionais funcionam da mesma maneira: quando elas viajam, passam pela curvatura do espaço-tempo gerada pelas ondas gravitacionais produzidas no passado."

Estrelas de nêutrons serão as próximas

Não é a primeira vez que Pi e o trabalho de Einstein estão entre os estudos feitos por pesquisadores do LIGO. Em 2016, uma pesquisa testou a relatividade geral usando Pi em outra abordagem. E, como antes, a questão levantada é a mesma: a incerteza relativa dos valores encontrados (no caso de Haster, variando entre 3,027 a 3,163).

Para refinar esse resultado e chegar ao valor matemático aceito, será preciso observar objetos mais leves. Estrelas de nêutrons devem ser as escolhidas, já que as ondas gravitacionais que emanam delas chegam a durar 300 vezes mais do que as geradas por buracos negros maciços.

Pi no espaço desde o início

Para alguns matemáticos, aumentar a sequência conhecida é um passatempo mas, para a astrofísica, Pi é mais do que diversão. Segundo a NASA, a sequência é usada, entre outras coisas, para:

1. determinar o tamanho do paraquedas das sondas enviadas ao solo de Marte;
2. fazer a sonda Cassini conseguir melhores ângulos de Saturno e de sua lua Titã;
3. mapear planetas conhecidos e inexplorados;

4. descobrir mundos potencialmente habitáveis orbitando estrelas conhecidas;
5. colocar naves espaciais em órbita;
6 rastrear os movimentos dos asteroides;
7. elaborar as equações matemáticas necessárias para dirigir sondas, veículos e telescópios espaciais, bem como se comunicar com eles;