No ano passado, uma equipe internacional de astrônomos detectou as mais poderosas explosões de raios gamas já vistas. Na época, três artigos foram publicados na revista Nature atestando que as explosões, chamadas GRB 190114C e GRB 180720B, produziram os fótons de maior energia já registrada para esse tipo de evento.

Agora, cientistas utilizaram esses dados para um novo experimento: testar, 105 anos depois, a validade da Teoria da Relatividade Geral, de Albert Einstein.  O resultado é um estudo, publicado na Physical Review Letters, que comprova que a velocidade da luz é constante no vácuo e que o físico alemão estava coberto de razão.

Em 1915, Einstein propôs que massa e energia interagem com o espaço-tempo, criando um fenômeno conhecido como gravidade. Esse conceito foi testado em várias situações e escalas, e sempre se provou correto, postulando que a velocidade da luz é constantemente 299.792.458 metros por segundo.

A validade desses testes depende de um princípio fundamental de relatividade especial, a Covariância de Lorentz (proposta pelo físico holandês Hendrik Lorentz), que expressa que, não importa onde você esteja no universo, as leis da física – incluindo a velocidade da luz no vácuo – permanecem as mesmas.

Porém, algumas teorias sugerem que energias muito altas poderiam causar uma mudança da velocidade da luz, devido aos efeitos da gravidade quântica. Esse fenômeno hipotético é chamado de Violação da Covariância de Lorentz, e acredita-se que seus efeitos são muito pequenos para serem medidos – a menos que sejam acumulados por um período muito longo. Se isso acontecesse, precisaríamos de uma nova teoria física para explicar.

Uma explosão de raios gama seria uma boa fonte de dados para comprovar essa hipótese. Distantes e muito poderosas, elas emitem sinais altamente variáveis ​​e extremamente energéticos. Se a Violação da Covariância de Lorentz estivesse correta, os fótons com maior energia seriam mais influenciados pela gravidade quântica, e a viagem de bilhões de anos até chegar à Terra aumentaria o efeito.

Acredita-se que as explosões são desencadeadas quando estrelas gigantes colapsam em buracos negros, causando uma supernova. O resultado é um jato de luz que produz raios gama por meio de interações complexas com campos magnéticos e radiação. Quando atinge a Terra, desencadeia um fenômeno conhecido como luz Cherenkov, que pode ser detectado por telescópios especiais.

Em 14 de janeiro de 2019, o telescópio Magic (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov) detectou as explosões que comentamos no início da matéria. Os fótons visíveis a olho nu possuem cerca de 1 elétron-volt de energia, mas os fótons registrados nesta explosão carregam mais de 1 teraelétron-volt, o que representa um bilhão de vezes mais energia. De longe, os fótons mais energéticos já observados e um cenário perfeito para o experimento.

Uma análise cuidadosa dos dados não revelou atraso de tempo da chegada dos raios gama vindos de uma galáxia a 4,5 bilhões de anos-luz de distância. Ou seja, a quantidade de energia não alterou a velocidade da luz no vácuo.  

Os pesquisadores, porém, alertam que isso não significa que a Covariância de Lorentz não possa ser violada com energias ainda mais altas. O estudo, porém, impõe restrições tanto à hipótese da violação quanto aos efeitos da gravidade quântica.

Via: ScienceAlert