Uma das chapas fotográficas feitas em Sobral, Ceará, Brasil, durante o eclipse solar total de 29/05/1919. (Fonte: Observatório Nacional)

Hoje, 29 de maio de 2019, faz exatos 100 anos que a Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein (1879-1955) passou pela sua primeira prova de fogo. Foi durante um eclipse solar registrado por cientistas ingleses aqui no Brasil, na cidade de Sobral, no Ceará, e também na Ilha do Príncipe, África.

No Brasil, na hora do eclipse, o céu que estava nublado abriu, e foi possível realizar medidas confiáveis. E o nosso país entrou de carona nesta incrível história da Física!

Ontem postei sobre como Einstein intuiu que a luz deveria curvar-se pela gravidade de um objeto de grande massa.  Se não viu o post, dá uma espiada antes de ler este outro texto! Tento mostrar de forma bem didática e descomplicada como Einstein chegou a esta incrível ideia que é a base da Teoria Geral da Relatividade!

E, como prometido, hoje, comemorando o centenário do Eclipse de Sobral, vou direto ao experimento propriamente dito.

A intensa gravidade solar curva um raio de luz

Segundo Einstein e sua Teoria da Relatividade Geral, uma grande massa, como a de uma estrela, seria capaz de deformar o tecido do espaço-tempo e, consequentemente, curvar um raio de luz. O Sol, a nossa estrela, poderia ser um destes corpos capazes de desviar a luz proveniente de uma estrela distante, como mostrado na ilustração abaixo.

Como o Sol desvia a luz de uma estrela de fundo (Fonte)

Note que, pelo desvio da luz de uma estrela provocado pela gravidade solar, daqui da Terra deveríamos ver uma estrela distante — mas visualmente próxima do Sol — deslocada de sua real posição. Esta é exatamente a ideia central do experimento! Durante um eclipse solar total, a Lua Nova cobre o disco solar e faz escurecer o céu. E, sem a ofuscante luz solar direta, podemos observar estrelas brilhando no céu de fundo. Se algumas destas estrelas estiverem visualmente próximas da borda do Sol, isso quer dizer que a luz delas proveniente passou bem perto do Sol antes de atingir os nossos olhos. Desta forma, se houve desvio, acabamos por ver estas estrelas ligeiramente deslocadas de suas posições reais.

Assim, se fotografarmos tais estrelas durante o eclipse e, meses depois, durante a noite — e sem o Sol "por perto" — repetirmos o registro fotográfico, podemos comparar as fotografias e ver se as posições relativas das estrelas mudaram. Se sim, fica provado que o Sol desviou a luz. Seria, de imediato, uma prova qualitativa do fenômeno. E, com medidas cuidadosas, comparando as imagens das restrelas registradas "com o Sol" e "sem o Sol", seria possível estimar o desvio sofrido pela luz e verificar a teoria também sob o ponto de vita quantitativo.

A animação abaixo ilustra a ideia.

Na animação acima, bem como na ilustração antes dela, o desvio da luz está propositalmente exagerado. As diferenças nas posições relativas das estrelas "com o Sol" e "sem o Sol" na animação também estão exageradas e são fictícias. As criei apenas como exemplo da ideia, sem o compromisso de ser realístico.

Einstein previu uma deflexão de 1,7″, menos de dois segundos de arco, um valor muito pequeno e difícil de ser medido. Os cientistas que vieram ao Brasil conseguiram medir através do Eclipse de Sobral um desvio de 1,98″, valor bem próximo da previsão teórica se considerarmos o erro experimental nas medidas.

Incrível esta verdadeira saga científica que acabou envolvendo o Brasil, não? E a inventiva maneira encontrada para tomar medida confiável no desvio da luz por um objeto massivo!

Abraço do prof. Dulcidio! E Física na veia!

Para saber mais

• Confira vídeo do projeto "Somos Todo Ciência" da SBPC – Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência.
  
• Há cem anos, eclipse em Sobral trouxe o 1º 'Einstein estava certo', artigo de Salvador Nogueira publicado em 28/05/2019 para a Folha de São Paulo.
• Página do site Observatório Nacional especial sobre o Eclipse de Sobral (com imagens históricas da época).
• O Eclipse de Sobral e a Relatividade Geral – texto divertido e rico em detalhes históricos do site Seara da Ciência.

Já publicado no Física na Veia!

• [28/05/2019]  Como Einstein intuiu que a luz faz curva na presença de uma grande massa?