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Pesando a luz em Sobral: como a Grã-Bretanha e o Brasil ajudaram a mudar nossa visão do universo

Pesando a luz em Sobral: como a Grã-Bretanha e o Brasil ajudaram a mudar nossa visão do universo
05.12.2018

por Richard Dunn, Curador Sênior de História da Ciência, Royal Observatory, Greenwich

Há quase um século, uma cidade no norte do Brasil ficou famosa como o local onde a teoria da relatividade geral de Albert Einstein foi provada. Foi um momento revolucionário para a ciência, mas, por trás disso, havia esforços meticulosos que não poderiam ser obtidos sem colaboração internacional e um pouco de sorte.

Em 1919, dois astrônomos britânicos – Charles Davidson e Andrew Crommelin –fizeram a longa jornada do Observatório Real, em Greenwich, para Sobral, no Nordeste do Brasil, para observar um eclipse solar total que aconteceria em 29 de maio. Em princípio, seus objetivos eram bastante evidentes, mas a teoria por trás disso era incrivelmente complexa, assim como a tarefa que eles enfrentavam.

De acordo com as teorias de Einstein, um corpo gigantesco como o Sol deveria fazer com que a luz passando perto dele se dobrasse. Se isso fosse verdade, significaria que as aparentes posições das estrelas próximas ao Sol seriam deslocadas em comparação a uma época em que a luz não passava pelo sol. Para tentar medir isso – ou seja, pesar a luz – e confirmar a previsão de Einstein, os astrônomos propuseram fotografar as estrelas próximas ao Sol durante um eclipse total (quando elas seriam visíveis da Terra). Eles então iriam fotografar as mesmas estrelas quando o Sol estivesse em algum outro lugar no céu – cerca de um mês depois e à noite – então comparariam as fotografias e mediriam qualquer deslocamento das posições aparentes das estrelas. Isso pode parecer simples, mas não foi. As deflexões antecipadas seriam de apenas um sexagésimo de milímetro nas fotografias tiradas, aproximadamente a largura do cabelo humano. E qualquer deflexão devido à relatividade tinha que ser distinguida de outros deslocamentos.

A chave para fazer essas medições extraordinariamente finas era tirar fotografias muito nítidas durante um local em que o eclipse total seria visível por um curto período de cinco minutos. Para o eclipse de 1919, isso significou levar o equipamento para o Brasil – assim como para a ilha de Príncipe, na costa africana, onde uma segunda equipe britânica observou o mesmo eclipse – e tentar fazê-lo funcionar longe de casa.

Davidson e Crommelin levaram dois telescópios. O maior tinha uma lente de 13 polegadas (33 cm) de diâmetro, emprestada de um telescópio astrográfico; o menor, tomado como reserva, tinha uma lente de 4 polegadas (10,2 cm). Estes foram dispostos horizontalmente e não foram movidos. Em vez disso, a imagem a ser fotografada foi alimentada usando coelostats – espelhos móveis impulsionados por um relógio que rastreava seus alvos para que as imagens projetadas nas placas fotográficas na parte de trás dos telescópios fossem mantidas absolutamente paradas durante longas exposições de até 28 segundos. Isso foi essencial para produzir fotografias bem definidas.

Transportar o equipamento não era tarefa simples. Os telescópios, coelóstatos, chapas fotográficas, materiais em desenvolvimento e cabanas de observação ocuparam 14 engradados transportados por via marítima com os dois astrônomos. A viagem para o Brasil levou mais de duas semanas, durante as quais os astrônomos sofreram suas seções de enjoo. Depois de viajar por terra para Sobral, eles passaram um mês montando seus equipamentos (com uma boa dose de ajuda local), testando-os e realizando treinamentos. Isso nem sempre foi tranquilo, com os coelóstatos pouco confiáveis ​​causando uma preocupação particular. O tempo também foi desafiador – a poeira entrou nos mecanismos do coelostato, algumas das chapas fotográficas falharam no calor brasileiro e fortes ventos danificaram a tenda de observação. Demorou um mês de trabalho duro para superar esses problemas e se preparar para as observações cruciais.

Os astrônomos britânicos não estavam sozinhos, no entanto. Ao planejar a expedição, eles receberam conselhos valiosos e apoio das autoridades brasileiras e de Henrique Morize, diretor do Observatório Nacional no Rio de Janeiro. Morize também esteve em Sobral para o eclipse, liderando uma equipe de astrônomos brasileiros estudando a coroa solar, enquanto uma equipe dos EUA analisava os efeitos magnéticos e elétricos do eclipse.

Os astrônomos brasileiros forneceram apoio importante para suas contrapartes britânicas. Sua estação meteorológica forneceu dados sobre temperatura, pressão e umidade, o que seria crucial para a posterior análise das fotografias. Morize também ajudou os astrônomos a selecionar seu local de visualização no autódromo de propriedade do Hipódromo de Sobral e fez o melhor que pôde para garantir que seu trabalho não fosse perturbado. Poucos dias antes do evento, ele publicou um artigo de jornal pedindo que as pessoas permanecessem quietas durante o eclipse e que não disparassem fogos de artifício.

O dia do eclipse deve ter sido tenso e frenético, principalmente porque o nevoeiro matinal ameaçava estragar tudo. Mas as nuvens finalmente se dissiparam e o céu ficou claro o suficiente durante todo o evento para tirar fotografias. Durante aqueles cinco minutos, Davidson e Crommelin trabalharam em um telescópio, trocando as placas fotográficas em intervalos acordados, usando um metrônomo para marcar o tempo, com seu intérprete local, Dr. Leocadio Araujo, gritando a cada dez batidas. Ironicamente, a intensa atividade significava que eles não viam quase nada do próprio eclipse.

O trabalho deles não terminou lá. Os dois astrônomos passaram a semana seguinte desenvolvendo as fotografias durante a noite (quando estava mais frio). Estes mostraram que as fotografias tiradas com o maior telescópio não eram boas o suficiente – o sol quente do Brasil tinha distorcido o espelho do coelóstato, eles pensaram. Felizmente, as tomadas com o menor telescópio pareciam muito melhores. Ainda assim, levaria meses até que os resultados estivessem prontos. No início de julho, os dois astrônomos voltaram a Sobral para tirar as fotos de comparação. Eles então empacotaram seus equipamentos e retornaram a Greenwich para começar medições meticulosas e cálculos laboriosos para obter um valor para a deflexão antecipada da luz das estrelas.

Quando os resultados foram finalmente revelados em Londres, em 6 de novembro de 1919, as fotografias tiradas com o telescópio menor em Sobral que se mostraram decisivas – e que sorte tiveram de tê-lo usado como apoio. A reunião concordou que a expedição ao Brasil de fato ajudou a comprovar as teorias de Einstein, e no dia seguinte a imprensa relatou uma revolução na ciência, com o sistema newtoniano sendo agora refutado. Apesar das dificuldades de transportar equipamentos delicados em um mundo que se recuperava da guerra, a Grã-Bretanha e o Brasil trabalharam com sucesso juntos em um experimento que mudou o mundo.

 

Este post é baseado em uma palestra no Museu de Astronomia e Ciências Afins, no Rio de Janeiro, como parte do Ano Brasil-Reino Unido de Ciência e Inovação.

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