Comemora-se no dia 29 de maio de 2019 o centenário das observações astronómicas efectuadas durante o eclipse solar, desse mesmo dia de há cem anos, e que confirmariam o valor de uma das conclusões da Teoria da Relatividade Geral, formulada por Albert Einstein três anos e meio antes: o desvio do raio luminoso provocado por um corpo de grande massa gravitacional. Exalta-se, na efeméride deste importante acontecimento científico, a confirmação de uma teoria que abrirá novas perspectivas sobre o conhecimento do Universo. Assinalar esta observação astronómica, a forma como foi alcançada e as suas consequências, enquanto marco determinante na marcha do conhecimento científico, é o propósito da edição deste número especial da Gazeta de Física.

Carta de Sir Arthur Eddington de 4 de maio de 1919, a partir do Príncipe, na expectativa de observação do eclipse que se avizinha e das suas consequências.

Este artigo discute o encontro improvável entre o físico Albert Einstein (1879-1955) e o astrónomo Arthur Stanley Eddington (1882-1944) que conduziu à verificação do encurvamento dos raios luminosos ao passarem junto de grandes massas gravitacionais, como o Sol, previsto pela então recente teoria da relatividade geral (TRG) de Einstein. O teste foi realizado no decurso do eclipse solar total de 29 de maio de 1919, por duas expedições britânicas, no Sobral, Brasil e na ilha do Príncipe. O artigo analisa ainda os ingredientes religiosos da opção de Eddington e especula sobre os motivos que presidiram à divisão dos expedicionários pelos dois locais de observação.

Neste artigo, parte-se da aventura de Albert Einstein, no processo de retirar todas as conclusões do seu Princípio da Relatividade, passando pela equivalência entre massa inercial e massa gravitacional, e prosseguindo depois com a geometrização do campo gravitacional, visto como a curvatura do espaço-tempo. Neste processo, destaca-se o papel da comprovação experimental do encurvamento dos raios luminosos junto ao campo gravitacional do Sol, da responsabilidade do astrónomo inglês Arthur Stanley Eddington e dos astrónomos do Observatório de Greenwich, que contribuíram para o reconhecimento da Teoria da Relatividade Geral de Einstein.

No Rio de Janeiro de 1910, em meio às obras de modernização e embelezamento pelas quais passava a cidade desde 1902, era inaugurada a Avenida Central, hoje Avenida Rio Branco, à época considerada o símbolo máximo da modernidade brasileira. Poucos metros acima, no morro do Castelo, localizava-se uma antiga e respeitada instituição dedicada à ciência, o Observatório Nacional. Naquele mesmo ano, uma janela do prédio setecentista que o abrigava caiu numa rua, quase causando um acidente de grandes proporções, já que a área – que reunia o núcleo urbano original da cidade – era densamente povoada. Esse “incidente fortuito”, segundo as palavras usadas pelo então diretor do observatório – Henrique Morize (1860- 1930) – ao ministro responsável pela instituição, proporcionou o início da transferência da sua sede, finalizada uma década mais tarde. Além do início dos trabalhos pela escolha de um novo sítio para o observatório, o “incidente fortuito” também permitiu que Morize pleiteasse verbas para a renovação da sede então existente e que se faziam necessárias para receber as expedições estrangeiras, que iriam ao Brasil para observar o eclipse solar total de 1912, bem como para preparar a participação da equipe do Observatório Nacional. Neste artigo, descrevemos brevemente a vida e a obra desse cientista brasileiro, de origem francesa. Em particular, serão lembrados alguns eventos vividos por Morize em favor da astronomia.

Poucos meses antes da célebre observação do eclipse total de 1919, na ilha do Príncipe e no Sobral, que confirmará a Teoria da Relatividade de Einstein, Arthur S. Eddington iniciou uma correspondência com o Observatório Astronómico de Lisboa, que foi decisiva na organização da expedição à ilha, então sob domínio português, situada próximo da linha do equador [1].Embora endereçada ao diretor da instituição, o astrónomo César Augusto de Campos Rodrigues, a correspondência com Eddington e, consequentemente, a organização da toda a logística do lado português, ficou a cargo de Frederico Tomás Oom (1864-1930), subdiretor do Observatório Astronómico da Tapada, como a instituição era usualmente conhecida. Não era a primeira vez que Oom desempenhava este tipo de funções. 

Assim como no caso das expedições naturalistas, ao longo do tempo houve uma grande variedade nas formas de organização, composição e financiamento de expedições astronômicas para a observação de eclipses totais do Sol. De modo geral, contudo, podemos afirmar que o final do século XIX e as primeiras décadas do século XX marcaram o apogeu dessa prática, em diversos países, inclusive no Brasil. Nesse período também ocorreu uma tendência à profissionalização e a um maior controle institucional dessas iniciativas, seus participantes, e da divulgação de seus resultados. 

No início do século XX, registaram-se vários eclipses totais do Sol em Portugal, ou muito próximo dos seus limites territoriais. Neste artigo discutirei a participação de astrónomos portugueses e estrangeiros nas observações que, na época, representavam a única janela para o estudo da coroa, das protuberâncias e de outros aspectos da emergente física solar. Com o apoio das autoridades portuguesas, estas equipas aproveitaram igualmente o fenómeno para estabelecer relações entre si, incluindo colaborações com astrónomos amadores.

Em 2019, comemoram-se 100 anos da confirmação experimental da Teoria da Relatividade Geral para a qual foram determinantes os registos efetuados durante o eclipse solar total de 29 de maio de 1919. A ilha do Príncipe acolheu uma expedição para a observação desse eclipse que resultou de uma organização conjunta da Royal Astronomical Society e da Royal Society e que foi liderada pelo astrónomo Arthur Eddington. O outro local escolhido pelos astrónomos britânicos foi o Sobral, no Brasil. Estas observações foram um marco relevante para a História da Ciência e para a Ciência. Eddington na Sundy: 100 anos depois (E@S) resulta de uma vontade comum de diversas e conceituadas instituições, portuguesas e santomenses, com uma história de colaboração com o Governo da Região Autónoma do Príncipe, em celebrar o centenário das observações históricas do eclipse de 1919, promovendo iniciativas à escala global, mas tendo igualmente como propósito ser a pedra fundamental para criar um legado histórico e científico em São Tomé e Príncipe, em particular na Roça Sundy.

O eclipse de 1919 e seu impacto na ciência

Neste ano comemora-se em todo o mundo o centenário das observações astronômicas realizadas durante o eclipse solar de 29 de maio de 1919. As medidas da deflexão da luz das estrelas na borda do Sol, decorrentes destas observações, constituíram uma evidência muito forte para a confirmação e a aceitação da Teoria da Relatividade Geral de Einstein. Essa teoria alterou profundamente a visão da humanidade sobre o Universo. Ela suplantou a teoria gravitacional que Newton havia formulado cerca de dois séculos antes e foi um acontecimento de extraordinária importância na ciência. As observações decisivas foram feitas por astrônomos britânicos em Sobral (Ceará, Brasil) e na Ilha do Príncipe (África Ocidental), então pertencente a Portugal.

Nas celebrações dos 100 anos das observações da deflexão da luz em 29 de maio de 1919, devido à curvatura do espaço-tempo provocada pelo Sol, por Eddington na Ilha do Príncipe e colaboradores em Sobral, Brasil, durante um eclipse total, que confirmaram a teoria da relatividade geral de Einstein, focamos os principais pontos da teoria, seus testes e aplicações, e concentramo-nos em algumas das suas consequências maiores. A saber, buracos negros, o objeto por excelência da relatividade geral, e ondas gravitacionais, a sonda gravitacional para o universo distante. Apontamos ainda problemas em aberto. 

As observações astronómicas do eclipse de 29 de maio de 1919, de que se celebra o centenário, marcam a primeira observação do fenómeno de lentes gravitacionais. Desde então muitos avanços ocorreram quer na compreensão do fenómeno quer nas observações dos seus mais variados efeitos. As lentes gravitacionais são hoje em dia uma ferramenta poderosa e muito actual, com aplicações em todas as escalas astrofísicas, desde a detecção de exoplanetas, passando pela detecção directa de matéria escura e medição da massa de enxames de galáxias, até à até à determinação das propriedades da energia escura.

Neste texto abordamos a forma como a teoria da Relatividade Geral (RG) introduziu não só uma nova concepção da gravitação, ao passar a ser interpretada como a curvatura do espaço-tempo, mas também como esta descrição implicou que as leis da Física passassem literalmente a ter um carácter universal. Resumimos aqui as etapas essenciais da aplicação da teoria de Einstein ao Universo como um todo, decorridos agora 102 anos desde que esse exercício foi tentado pela primeira vez. Procuramos partilhar a ideia de que a gravitação das grandes escalas e as teorias quânticas das pequenas, concorrem para o nosso atual entendimento do Universo. Queremos deixar claro que este programa da cosmologia moderna se foi robustecendo durante este século, alicerçando-se em observações cosmológicas cada vez mais precisas.