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O Eclipse Solar de 1919 ou como Sobral tornou Einstein um cientista famoso

Em razão do centenário das observações astronômicas feitas em 29 de maio de 1919 na cidade de Sobral, Ceará, compartilhamos o artigo de Ildeu de Castro Moreira, professor do Instituto de Física da UFRJ e presidente da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), originalmente publicado na edição de abril da revista impressa.

Placa mostra momento em que o disco da Lua encobriu totalmente o disco do Sol, no dia 29 de maio de 1919. Durante 5 minutos e 13 segundos foi possível registrar o fenômeno. Imagem: Observatório Nacional/ Divulgação

Neste ano se comemora em todo o mundo o centenário das observações astronômicas feitas no eclipse solar de 29 de maio de 1919. As medidas da deflexão da luz das estrelas na borda do Sol, ali feitas, constituíram uma prova forte para a confirmação da Teoria da Relatividade Geral de Einstein. Essa teoria alterou profundamente a nossa visão do Universo e superou a teoria gravitacional que Newton havia formulado mais de dois séculos antes. Foi um acontecimento de extraordinária importância para a ciência. As observações decisivas foram feitas em Sobral (Ceará) por dois astrônomos britânicos; outra equipe britânica fez observações na Ilha do Príncipe (África).

Isaac Newton, em seu livro Ótica de 1704, especulara que a luz seria constituída de partículas muito pequenas que poderiam sofrer atração gravitacional. Afinado com este modelo corpuscular da luz, Henry Cavendish previu, em 1784, o encurvamento do raio luminoso proveniente de uma estrela quando ele passasse próximo do Sol. Em 1801, Johann Georg von Soldner calculou o valor desse ângulo de deflexão: 2GM/Rc², onde G é a constante gravitacional, M a massa do Sol, R o raio do Sol e c a velocidade da luz. Ele estimou que o ângulo seria de aproximadamente 0,87” (segundos de arco), um valor extremamente pequeno. Na época não havia qualquer possibilidade experimental dele ser medido e a questão desapareceu das publicações cientificas por mais de um século, ainda mais com a predominância do modelo ondulatório da luz no século XIX.

Em 1911, analisando a possível influência da gravitação na propagação de luz, Einstein deduziu a mesma expressão de Soldner, levando em conta seu Princípio da Equivalência. Ele propôs aos astrônomos que este ângulo poderia ser medido em um eclipse solar total, por meio de fotografias de estrelas cuja luz passasse na borda do Sol. Uma expedição astronômica argentina, dirigida por Charles Dillon Perrine, tentou medir essa deflexão da luz das estrelas, em 1912. As observações, durante um eclipse solar total, seriam feitas em Cristina, em Minas Gerais; mas choveu todo o tempo e nada foi medido. Outras tentativas, também frustradas, foram feitas em outros eclipses: em 1914 na Crimeia, em 1916 na Venezuela e em 1918, nos EUA.

Em 1915, Einstein chegou à sua Teoria da Relatividade Geral baseado na ideia de que a gravitação é um efeito da alteração da geometria do espaço-tempo pela presença da matéria. A partir dela, previu que a luz das estrelas, ao seguir a trajetória mais curta neste espaço-tempo curvo, sofreria uma deflexão nas vizinhanças do Sol por um valor que era o dobro do previsto na teoria newtoniana, ou seja, o ângulo de deflexão seria de aproximadamente 1,74”.

Desde 1917, os britânicos começaram a se preparar para o eclipse solar que aconteceria em 29 de maio de 1919. Para isso, organizaram duas expedições para regiões nas quais o eclipse seria total: uma, dirigida por Arthur Eddington, para a Ilha do Príncipe, e outra, com Charles Davidson e Andrew Crommelin, para Sobral.  A escolha de Sobral como ponto de observação no Brasil foi feita por Henrique Morize, diretor do Observatório Nacional do Rio de Janeiro. Ele também ficou encarregado de providenciar a infraestrutura para as expedições estrangeiras que viriam para Sobral.

Em Sobral, no dia 29 de maio de 1919, apesar do tempo inicialmente nublado, as condições ficaram boas na hora do eclipse, que ocorreu às 08h56 e durou cerca de 5 minutos. As 17 fotografias tiradas com o uso do telescópio com maior diâmetro tiveram um problema de foco e não ficaram boas. Sete chapas, provenientes de um telescópio com lente de 4 polegadas, foram consideradas muito boas; sete estrelas apareciam nelas. Já na Ilha do Príncipe o tempo esteve chuvoso e poucas fotografias foram tiradas; delas só duas puderam ser aproveitadas, e levaram a resultados mais incertos.

A comissão brasileira em Sobral, liderada por Henrique Morize, fez observações sobre a corona solar durante o eclipse. Medidas do magnetismo terrestre e de eletricidade atmosférica foram feitas pelos norte-americanos Daniel Wise e Andrew Thomson. Os astrônomos estrangeiros ficaram muito agradecidos pela recepção e apoio que receberam da comissão brasileira, das autoridades e da população de Sobral.

Em 6 de novembro de 1919, após um estudo minucioso das chapas fotográficas, os astrônomos Frank Dyson, Eddington e Davidson expuseram publicamente os resultados. As medidas feitas em Sobral deram o valor aproximado de 1,98” para o ângulo de deflexão da luz; um valor um pouco menor havia sido medido nas chapas da Ilha do Príncipe. Eles concluíram: “Resumindo os resultados das duas expedições, o maior peso deve ser atribuído aos obtidos com a lente de 4 polegadas em Sobral. Da superioridade das imagens e da escala maior das fotografias, reconheceu-se que estas seriam as mais confiáveis”. O resultado final levou a um ângulo próximo, dentro da margem de erro, daquele previsto pela Teoria da Relatividade Geral. Einstein tinha razão!

Nos dias seguintes, jornais de todo o mundo estamparam em manchetes que ocorrera uma revolução na ciência: a teoria de Einstein suplantara a de Newton. Este acontecimento fez com que Einstein, um cientista até então conhecido apenas por colegas físicos, se tornasse o cientista mais importante do século XX e o mais conhecido de todos os tempos. Quando esteve no Rio de Janeiro, em 1925, Einstein fez declarações aos jornais locais sobre a importância do eclipse de Sobral para a comprovação de sua teoria. E escreveu a seguinte frase: “O problema concebido pelo meu cérebro incumbiu-se de resolvê-lo o luminoso céu do Brasil.”

Muitas observações posteriores, em especial na radioastronomia, confirmaram as previsões de Einstein. A descoberta das lentes gravitacionais transformou essa deflexão em uma ferramenta importante para a astronomia e a cosmologia.  Ela é usada hoje também para inferir a presença de matéria escura no espaço. A Teoria da Relatividade Geral é a teoria atualmente aceita e amplamente usada para descrever o Universo. Recentemente, quase um século depois do eclipse de 1919, outra de suas previsões foi comprovada: a existência de ondas gravitacionais.

Ildeu de Castro Moreira

Professor do Instituto de Física da UFRJ e presidente da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC)

Mais informações sobre as atividades do centenário do eclipse de 1919 no Brasil: https://www.facebook.com/CentenariodoEclipsedeSobral

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