O Eclipse em Sobral e a Teoria da Relatividade Geral

(1)

O Eclipse em Sobral e a Teoria da

Relatividade Geral

J´

ulio C. Fabris

DFIS/PPGCosmo/N´

ucleo Cosmo-ufes - Universidade Federal do Esp´ırito Santo

(2)

As Intera¸c˜

oes F´ısicas

As Intera¸

c˜

oes F´ısicas

I

Existem quatro intera¸

c˜

oes fundamentais na natureza:

1. A intera¸

c˜

ao gravitacional;

2. A intera¸

c˜

ao eletromagn´

etica;

3. A intera¸

c˜

ao fraca;

(3)

As Intera¸c˜

oes F´ısicas

Quatro Intera¸

c˜

oes

I

Todos os fenˆ

omenos naturais podem ser explicados, em

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As Intera¸c˜

oes f´ısicas

O modelo padr˜

ao

(5)

As Intera¸c˜

oes f´ısicas

O modelo padr˜

ao

(6)

A Gravidade

As intera¸

c˜

oes f´ısicas

I

Destas quatro intera¸

c˜

oes apenas a gravidade ´

e universal:

Todos os corpos sentem a gravidade

(7)

A Gravidade

As intera¸

c˜

oes f´ısicas

I

Um fil´

osofo alem˜

ao do s´

eculo XIX chegou a dizer:

A gravita¸

c˜

ao ´

e a express˜

ao da Vontade Universal

.

(8)

Gravidade

Trajet´

orias

(9)

A Gravidade

A gravidade

I

_{E a gravidade a respons´}

´

_{avel pela ´}

_{orbita dos planetas em torno}

(10)

(11)

A Gravidade

A gravidade e a luz

Mas, a gravidade, ela age sobre algo como a LUZ

.

(12)

A Gravidade

A gravidade e a luz

I

Para responder esta pergunta, temos que primeiro saber o que

´

e uma teoria da gravita¸c˜

ao.

(13)

A Gravidade

A teoria de Newton

I

A primeira teoria moderna sobre a atra¸

c˜

ao gravitacional foi

(14)

A Gravidade

Newton

(15)

A Gravidade

A teoria de Newton

I

A teoria newtoniana da gravita¸

c˜

ao ´

e baseada no princ´ıpio que,

Mat´

eria atrai mat´

eria pela raz˜

ao do produto das massas

(16)

A Gravidade

Newton

(17)

A Gravidade

A teoria de Newton

I

A gravita¸c˜

ao newtoniana ´

e um sucesso:

1. Explica a queda dos corpos sobre a supef´ıcie terrestere;

2. Explica a ´

orbita dos planetas em torno do Sol

(18)

A Gravidade

A teoria de Newton

I

Mas, para a gravita¸

c˜

ao agir na teoria newtoniana ´

e preciso

que os corpos tenham massa.

I

A luz tem massa?

I

Newton tem uma teoria da luz onde ela ´

e composta de

part´ıculas com massa.

(19)

A Gravidade

A teoria da Relatividade Geral

I

A Teoria da Relatividade Geral ´

e a moderna teoria da

gravita¸

c˜

ao.

I

Ela foi formulada no in´ıcio do s´

eculo XX.

I

Ela ´

e baseada em um fato, do ponto de vista newtoniano,

emp´ırico: todos os corpos reagem da mesma forma `

a

gravita¸

c˜

ao.

(20)

A Gravidade

(21)

A Gravidade

A teoria da Relatividade Geral

I

O Princ´ıpio da Equivalˆ

encia ´

e consequˆ

encia do fato que todos

os corpos caem com a mesma acelera¸c˜

ao quando sob a¸

c˜

ao do

(22)

A Gravidade

A teoria da Relatividade Geral

I

Na Teoria da Relatividade Geral n˜

ao existe mais a no¸

c˜

ao de

for¸ca gravitacional.

I

Nesta teoria, o fenˆ

omeno gravitacional ´

e explicado pela

distor¸c˜

ao que os corpos massivos provocam no espa¸

co (na

(23)

A Gravidade

(24)

A Gravidade

A teoria da Relatividade Geral

I

O que se chama na teoria newtoniana de for¸

ca gravitacional ´

e

interpretado na teoria da Relatividade Geral como um corpo

(25)

A Gravidade

(26)

A Luz

(27)

A Luz

Newton de novo

I

Newton tamb´

em propˆ

os uma teoria onde a luz seria formada

(28)

A Luz

Huygens

I

Quase ao mesmo tempo, Huygens, um holandˆ

es, propˆ

os que a

luz seria viabra¸

c˜

ao, oscila¸

c˜

oes, de um tˆ

enue meio, que depois

se chamaria de ´

eter.

(29)

A Luz

Dualidade

(30)

A Luz

Onda ou part´ıcula

I

Se a luz for formada por part´ıculas, ela sofreria a a¸

c˜

ao da

gravita¸

c˜

ao tanto na teoria de Newton quanto na teoria da

Relatividade Geral.

I

Mas, se a luz for onda, ela n˜

ao teria como ser afetada pela

gravita¸

c˜

ao na teoria newtoniana, pois n˜

ao teria uma massa.

I

Mas, seria ainda assim mesmo afetada na teoria da

Relatividade Geral, pois ela teria que se deslocar em um

espa¸

co curvo.

(31)

A Luz

Onda ou part´ıcula

I

No eletromagnetismo cl´

assico moderno a luz ´

e vibra¸

c˜

ao dos

campos el´

etrico e magn´

etico.

(32)

A Luz

Dualidade

(33)

A Luz

As duas predi¸

c˜

oes

I

Em ambas as teorias, as da Teoria da Relatividade Geral e as

de Newton (com a teoria corpuscular), a luz deve ser defletida

pelo campo gravitacional.

I

Mas, a teoria da Relatividade Geral prevˆ

e um resultado que ´

e

(34)

A Luz

As duas predi¸

c˜

oes

I

No caso de um feixe de luz passando na borda do Sol temos:

I

Na teoria newtoniana, a deflex˜

ao da luz seria de 0,85”;

(35)

Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Como medir?

I

Mas, como medir a deflex˜

ao da luz das estrelas na vizinhan¸

ca

do Sol?

(36)

Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Como medir?

I

Este problema pode ser resolvido quando houver um eclipse

(37)

Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Eclipse

(38)

Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Passaquatro

I

Em 1912 ocorreria um eclipse total que seria muito marcante

no sudeste do Brasil, mais precisamente em Passaquatro.

I

Alguns dos melhores astrˆ

onomos da ´

epoca (inclusive o lend´

ario

Eddington) vieram ao Brasil para medir o efeito da deflex˜

ao.

I

Contaram com a ajuda do diretor do Observat´

orio Nacional,

(39)

Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Passaquatro

(40)

Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Passaquatro

(41)

Medindo a Deflex˜

ao da Luz

1919

I

Em 1919, a oportunidade se apresentou de novo: haveria um

eclipse total que seria muito bem observado no nordeste

brasileiro e na costa oeste da ´

Africa.

(42)

Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Sobral

(43)

Medindo a Deflex˜

ao da Luz

1919

I

Os ingleses organizaram duas expedi¸c˜

oes para evitar a

decep¸c˜

ao de 1912: uma para a Ilha de Pr´ıncipe, na costa da

´

Africa, e outra para Sobral, Cear´

a, no Nordeste Brasileiro.

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Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Sobral

(45)

Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Sobral

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Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Sobral

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Medindo a Deflex˜

ao da Luz

1919

I

Veio o dia do eclipse...e choveu em Princ´ıpe (onde estava o

(48)

Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Sobral

(49)

Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Sobral

I

Resultado obtido em Sobral:

∆φ = 1, 98 ± 0, 16.

(1)

I

Resultado pr´

oxido ao valor predito pela Relatividade Geral!

(50)

Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Amoroso Costa

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Medindo a Deflex˜

ao da Luz

Amoroso Costa

(52)

Os 100 anos do Eclipse em Sobral

Vamos comemorar!

(53)

I

Programa de P´

os-Gradua¸c˜

ao em Astrof´ısica, Cosmologia e

Gravita¸

c˜

ao (PPGCosmo): ppgcosmo.cosmo-ufes.org

I

N´

ucleo de Astrof´ısica e Cosmologia da UFES (Cosmo-ufes):

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