Atualizado 12 de maio de 2025 por Sergio A. Loiola
Dois proeminentes físicos previram em 1959 que objetos movendo-se em velocidades próximas à da luz deveriam parecer rotacionados para um observador.
E este fenômeno, conhecido como efeito Terrel-Penrose, acaba de ser demonstrado experimentalmente por Dominik Hornof e colegas das universidades de Viena e Técnica de Viena, na Áustria.
A pesquisa foi publicada de Revista Communications Physics
O efeito Terrel-Penrose foi previsto por Nelson James Terrell [1923-2009] e Roger Penrose [1931-], este último ganhador do Nobel de Física em 2020 por sua teoria sobre buracos negros.
Mas por que demorou tanto a demonstração deste efeito?
Porque não é um experimento simples de se fazer. Como não temos tecnologia para acelerar um objeto até próximo da velocidade da luz, foi necessário criar um aparato capaz de reduzir drasticamente a velocidade da luz.
Na verdade há outros problemas, que dificultam até mesmo demonstrar a contração do comprimento de um objeto hiperveloz.
“Se você quisesse fotografar um foguete [próximo à velocidade da luz] enquanto ele passa, teria que levar em conta que a luz de diferentes pontos levou tempos diferentes para chegar à câmera,” explicou Schattschneider.
“A luz vinda de diferentes partes do objeto e que chega à lente ou ao nosso olho ao mesmo tempo não foi emitida ao mesmo tempo – e isso resulta em efeitos ópticos complexos.”
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Para superar as dificuldades de captura da imagem do objeto hiperveloz, a equipe usou um sistema de câmeras de precisão e pulsos de laser para retardar a velocidade da luz até impressionantes 2 metros por segundo,
Sim, é possível até mesmo parar a luz, mas ainda não conseguimos fazer um objeto viajar nem perto da velocidade da luz.
“Nós movimentamos um cubo e uma esfera pelo laboratório e usamos a câmera de alta velocidade para registrar os flashes de laser refletidos de diferentes pontos nesses objetos em momentos distintos,” explicam Victoria Helm e Dominik Hornof, os dois estudantes que realizaram o experimento.
“Se você fizer a temporização correta, pode criar uma situação que produz os mesmos resultados como se a velocidade da luz não ultrapassasse 2 metros por segundo.”
“Imaginemos que o objeto super-rápido seja um cubo. Então, o lado voltado para longe de nós está mais distante do que o lado voltado para nós. Se dois fótons atingem nossos olhos ao mesmo tempo, um do canto frontal do cubo e outro do canto traseiro, o fóton do canto traseiro viajou mais.
Portanto, ele deve ter sido emitido em um momento anterior. E naquele momento, o cubo não estava na mesma posição de quando a luz foi emitida do canto frontal. Isso faz parecer que o cubo havia sido girado,” detalhou o professor Schattschneider.
É fácil combinar imagens de diferentes partes de uma paisagem em uma única imagem maior. Mas a novidade aqui é que, pela primeira vez, foi incluído o fator tempo:
O objeto foi fotografado em vários momentos diferentes.
v = 0,7 c da esquerda para a direita. Para que os fótons de A e B cheguem à câmera ao mesmo tempo, o fóton A deve ser emitido Δ t depois, quando o fóton B passa por A (linha cinza ondulada). Durante esse tempo, o ponto A se moveu para a posição A’. Por simetria, um fóton do ponto C deve ser emitido Δ t antes do fóton B. b Em uma fotografia instantânea, a esfera contraída parece alongada. Figura do artigo
Em seguida, as áreas iluminadas pelo flash do laser no momento em que a luz teria sido emitida daquele ponto se a velocidade da luz fosse de apenas 2 m/s são combinadas em uma única imagem estática.
E isso tornou o efeito Terrell-Penrose visível: O cubo parece estar girando, surgindo na foto como se fosse uma esfera.
“Combinamos as imagens estáticas em pequenos videoclipes dos objetos ultrarrápidos. O resultado foi exatamente o que esperávamos,” disse Schattschneider. “Um cubo parece torcido, uma esfera permanece esférica, mas seu polo norte está em um lugar diferente.”
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Foi necessario usar a imaginação, unir Ciência e arte para visualizar o efeito
O efeito Terrel-Penrose não é relevante na vida cotidiana:
Mesmo o carro de corrida mais rápido percorrerá apenas uma pequena fração da distância no tempo que leva para que os fótons emitidos pela sua frente e pela sua traseira cheguem até nós.
Mas, com um foguete viajando próximo à velocidade da luz, esse efeito seria claramente visível.
Curiosamente, esta demonstração do efeito Terrell-Penrose foi o resultado de uma simbiose entre arte e ciência.
O ponto de partida foi um projeto de arte e ciência do artista Enar de Dios Rodriguez, que há alguns anos colabora com cientistas das duas universidades de Viena para explorar as possibilidades da fotografia ultrarrápida e da intrigante “lentidão da luz”.
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PROVADO: OBJETOS NA VELOCIDADE DA LUZ PARECEM DEFORMADOS
Bibliografia
Artigo: A snapshot of relativistic motion: visualizing the Terrell-Penrose effect
Autores: Dominik Hornof, Victoria Helm, Enar de Dios Rodriguez, Thomas Juffmann, Philipp Haslinger, Peter Schattschneider
Revista: Communications Physics
Vol.: 8, Article number: 161
DOI: 10.1038/s42005-025-02003-6
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