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Quando Albert Einstein propôs a relatividade geral como uma explicação para a gravidade em 1915, muitos cientistas não ficaram convencidos. A teoria era difícil de compreender, e na época havia pouca evidência disponível a sugerir que a relatividade geral era uma explicação mais precisa do que a teoria de Newton, que dominava há mais de 200 anos. No entanto, os astrónomos britânicos Arthur Eddington e Frank Dyson1 rapidamente elaboraram um teste adicional para reunir mais evidência sobre a relatividade — observar a luz das estrelas enquanto passava perto do Sol durante um eclipse solar.
Albert Einstein e os astrónomos britânicos Arthur Eddington e Frank Dyson. |
- Comparando resultados. Se a relatividade geral estivesse correta, então a luz das estrelas passando perto do sol deveria ter uma trajetória curvada, e a posição aparente de uma estrela observada da Terra deveria mudar por uma certa quantidade, dependendo de quão perto do sol a luz da estrela passava . Assim, Eddington e Dyson conceberam o seu teste para comparar as posições aparentes das estrelas durante um eclipse solar (quando a luz passa perto do sol) com as posições aparentes das mesmas estrelas à noite (quando a luz não passa perto da sol). Além disso, eles foram capazes de comparar a mudança para estrelas com diferentes posições em relação ao sol. A teoria de Einstein levou-os a esperar que a mudança seria maior para as estrelas cuja luz passava mais perto do sol.
Se a teoria da relatividade de Einstein estava correta, então a luz das estrelas que passava mais próximo do Sol iria mostrar o maior grau de "curvatura". |
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O telescópio de 13" Refrator Astrográfico em Greenwich, Inglaterra. A sua lente objeto (a lente mais perto do objeto a ser observado) foi removida e utilizada no telescópio Sobral.
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Controlando variáveis. Os investigadores queriam que a única diferença entre os dois conjuntos de observações e posições das estrelas (eclipse vs noturno) fosse quão perto do sol a sua luz estava a passar. Isso significava fazer o eclipse e as observações noturnas com o mesmo tipo de lentes de telescópio, resguardar os telescópios do vento, tomar precauções para evitar a distorção do filme que gravou as posições das estrelas quando foi revelado, e até mesmo usar a mesma marca de placas fotográficas para registar as posições. Mas, claro, é difícil controlar todas as variáveis que podem influenciar as observações feitas. Por exemplo, o calor do dia poderia causar a expansão de um dos espelhos do telescópio, distorcendo as imagens que produziu durante o eclipse em relação às imagens que produziu durante as observações noturnas. Eddington e Dyson tinham tentado controlar este fator, montando telas em redor do telescópio para o manter na sombra durante o dia — mas isso acabou por não ser suficiente para controlar a variável temperatura. No final, eles tiveram que ignorar observações feitas com este telescópio, porque elas forneceram uma comparação não fiável. Mudanças na posição aparente poderiam ter sido causadas por mecanismos relativistas (tal como proposto por Einstein) ou por distorções do espelho.
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O negativo de uma das chapas fotográficas de Eddington e Dyson do eclipse com linhas tracejadas a indicar as posições de estrelas. Os investigadores tomaram precauções para evitar julgamentos tendenciosos e preconceitos — viés — ao medir as posições destas estrelas. |
Evitando tendências e preconceitos. Para minimizar o papel de julgamentos subjetivos nas suas medições e o viés que os pudesse acompanhar, os pesquisadores usaram um procedimento bem definido e dispositivos de medição de escala precisa para medir a grandeza da mudança das posições aparentes das estrelas. Um conjunto de imagens obtido com um telescópio menor exigiu um procedimento mais elaborado e, neste caso, duas pessoas diferentes realizaram o mesmo conjunto de medições sobre as imagens. De seguida, eles tiraram a média dos resultados para minimizar o erro sistemático que poderia ter sido introduzido pela técnica de medição de cada indivíduo.
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- Distinguindo acaso de diferenças reais. Para se certificarem de que as diferenças encontradas não eram devidas a fatores aleatórios, Eddington e Dyson não confiaram apenas num conjunto de medidas de posições de estrelas. Em vez disso, eles realizaram medidas com três telescópios diferentes (dois posicionados no Brasil e um instalado na ilha do Príncipe, então colónia de Portugal e atualmente parte da República Democrática de São Tomé e Príncipe), e fizeram muitas exposições com cada telescópio. Eles argumentaram que poderiam ter confiança nos seus resultados se todas essas imagens diferentes levassem às mesmas conclusões sobre o deslocamento aparente nas posições das estrelas — e eles também queriam proteger-se no caso de o eclipse ficar escondido por nuvens nalguma das localizações. Além disso, os investigadores calcularam o erro estatístico de cada uma das suas medições, a fim de descobrir até que ponto as suas estimativas se aproximavam dos verdadeiros valores.
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Eddington e Dyson concluiram que o deslocamento radial aparente de estrelas individuais apoiava a teoria de Einstein. |
Embora eles tenham tido que eliminar os resultados de um telescópio porque não conseguiram controlar a temperatura suficientemente bem, o teste de Eddington e Dyson acabou por apoiar a teoria da relatividade geral. As posições aparentes das estrelas mudavam aproximadamente pela quantidade que a teoria de Einstein tinha previsto que deveriam mudar. Com o desenvolvimento de novos equipamentos e técnicas nos 70 anos seguintes, os cientistas foram capazes de medir com mais precisão o deslocamento estelar devido à gravitação, e descobriram que os resultados apoiam ainda mais fortemente a relatividade geral. |
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