A ultima previsão da Teoria da Relatividade Geral de Einstein era sobre as Ondas Gravitacionais, e hoje cientistas relataram que, pela primeira vez na história, elas foram detectadas. Mas o que são as Ondas Gravitacionais?
Em 1915, Albert Einstein deu a mundo sua obra prima, A Teoria da Relatividade Geral, onde ela é basicamente baseada na ideia de que a gravidade nada mais é do que a dobra, a curva no tecido do espaço tempo. Quase um ano depois, Einstein avançou sua teoria dizendo que, se o espaço é o suficiente para dobrar, ele deveria também ser capaz de ondular, de vibrar e de se agitar. Colisão de buracos negros, estrelas explodindo, e até mesmo o nascimento do próprio Universo são as causas dessas ondulações. Matematicamente, Einstein mostrou que os objetos acelerados (tais como estrelas de nêutrons ou buracos negros que orbitam entre si) iriam perturbar o espaço-tempo, que as ondas de espaço distorcido iria irradiar. Então, se algo perturbar o tecido do espaço-tempo, ele deveria enviar ondas no espaço na velocidade da luz, através de todo universo. Elas são agora chamadas de Ondas Gravitacionais.
Em 1915, Albert Einstein deu a mundo sua obra prima, A Teoria da Relatividade Geral, onde ela é basicamente baseada na ideia de que a gravidade nada mais é do que a dobra, a curva no tecido do espaço tempo. Quase um ano depois, Einstein avançou sua teoria dizendo que, se o espaço é o suficiente para dobrar, ele deveria também ser capaz de ondular, de vibrar e de se agitar. Colisão de buracos negros, estrelas explodindo, e até mesmo o nascimento do próprio Universo são as causas dessas ondulações. Matematicamente, Einstein mostrou que os objetos acelerados (tais como estrelas de nêutrons ou buracos negros que orbitam entre si) iriam perturbar o espaço-tempo, que as ondas de espaço distorcido iria irradiar. Então, se algo perturbar o tecido do espaço-tempo, ele deveria enviar ondas no espaço na velocidade da luz, através de todo universo. Elas são agora chamadas de Ondas Gravitacionais.
“Detectamos ondas gravitacionais. Conseguimos!” Foi com estas palavras e um grande sorriso que David Reitze, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), anunciou nesta quinta-feira nos EUA. Ele contava com um grupo internacional com mais de 1.000 cientistas, entre eles 7 Brasileiros, 6 do INPE de São José dos Campos.
O que permitiu a detecção das ondas gravitacionais foi o LIGO- Laser Interferometer Gravity-Wave Observatory- que na verdade são duas instalações, uma localizada no estado de Washington e outra em Louisiana. Não é bem um "observatório astronômico". É uma prédio em forma de L de 4km de lado. Na junta do L tem um feixe de laser que se separa, vai andando por um tubo de vácuo em cada braço do L, atinge um espelho no final e é refletido de volta. Os feixes são preparados de modo que, os dois braços tendo o mesmo comprimento, quando eles se reencontram um feixe aniquila o sinal do outro, através de interferência. Quando passa a onda gravitacional, ela muda a distâncias nos braços, de modo a atrapalhar a interferência e fazendo surgir um sinal remanescente. A LIGO agora pretende investir em sua sensibilidade design full, dentro dos próximos anos. Os detectores avançados LIGO devem ser cerca de 10 vezes mais sensível do que LIGO inicial, onde serão capazes de medir tensões de ondas gravitacionais tão pequenas quanto uma parte em dez ao poder 23. Esta sensibilidade espantosa deve ser uma virada de jogo real para a astronomia de ondas gravitacionais.
O que permitiu a detecção das ondas gravitacionais foi o LIGO- Laser Interferometer Gravity-Wave Observatory- que na verdade são duas instalações, uma localizada no estado de Washington e outra em Louisiana. Não é bem um "observatório astronômico". É uma prédio em forma de L de 4km de lado. Na junta do L tem um feixe de laser que se separa, vai andando por um tubo de vácuo em cada braço do L, atinge um espelho no final e é refletido de volta. Os feixes são preparados de modo que, os dois braços tendo o mesmo comprimento, quando eles se reencontram um feixe aniquila o sinal do outro, através de interferência. Quando passa a onda gravitacional, ela muda a distâncias nos braços, de modo a atrapalhar a interferência e fazendo surgir um sinal remanescente. A LIGO agora pretende investir em sua sensibilidade design full, dentro dos próximos anos. Os detectores avançados LIGO devem ser cerca de 10 vezes mais sensível do que LIGO inicial, onde serão capazes de medir tensões de ondas gravitacionais tão pequenas quanto uma parte em dez ao poder 23. Esta sensibilidade espantosa deve ser uma virada de jogo real para a astronomia de ondas gravitacionais.
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| projeto básico dos interferômetros LIGO. Image: Caltech / MIT / LIGO Lab. |
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| Uma das instalações LIGO vista do ar. |
E o que fez com que as ondas gravitacionais fossem detectadas pelo LIGO?
O que permitiu sua detecção também foi algo surpreendente: uma espiral mortal e seu resultado de dois buracos negros a 1,3 bilhões de anos-luz da Terra que se fundiram em um evento. Isso prova a existência concreta de buracos negros binários, e que ao longo do tempo eles colidem e se fundem.
Foi a fusão de dois buracos negros: um par de buracos negros supermassivos cerca de 3,5 bilhões anos de distância de nós – com respectivamente 29 e 36 massas solares – ocorrida há uns 1300 milhões de anos, que gerou esta “violenta tempestade no espaço-tempo”, nas palavras de Kip Thorne, que também esteve presente na conferência.
O resultado daquele antigo cataclismo foi um buraco negro com 62 massas solares – ou seja, menos do que a soma da massa dos dois buracos negros iniciais. “Três massas solares foram emitidas em ondas gravitacionais”, disse Gabriela González.
Os efeitos teóricos de uma colisão são difíceis de entender. Pode liberar tanta energia quanto 100 milhões explosões de supernovas , e enviar um tsunami de ondas gravitacionais através do tecido do próprio espaço-tempo.
Foi a fusão de dois buracos negros: um par de buracos negros supermassivos cerca de 3,5 bilhões anos de distância de nós – com respectivamente 29 e 36 massas solares – ocorrida há uns 1300 milhões de anos, que gerou esta “violenta tempestade no espaço-tempo”, nas palavras de Kip Thorne, que também esteve presente na conferência.
O resultado daquele antigo cataclismo foi um buraco negro com 62 massas solares – ou seja, menos do que a soma da massa dos dois buracos negros iniciais. “Três massas solares foram emitidas em ondas gravitacionais”, disse Gabriela González.
Os efeitos teóricos de uma colisão são difíceis de entender. Pode liberar tanta energia quanto 100 milhões explosões de supernovas , e enviar um tsunami de ondas gravitacionais através do tecido do próprio espaço-tempo.
Além da comprovação experimental das ondas gravitacionais, isso significa que conseguimos desenvolver uma tecnologia capaz de interagir com perturbações no campo gravitacional, e isso pode dar abertura pra um mundo novo de tecnologias como os radiotelescópios estenderam as capacidades dos telescópios ópticos ao permitirem detectar fenômenos não visíveis em luz normal. Abre o caminho a toda uma “astronomia das ondas gravitacionais”, que deverá permitir “ver” e estudar como nunca, não apenas colisões de buracos negros, mas também de estrelas de neutrons e talvez até a misteriosa matéria escura. A cada passo que o conhecimento científico dá, é um avanço no conhecimento do cosmos e da tecnologia. Sendo assim, percebemos o quanto o conhecimento científico, junto de sua divulgação, se faz importante.
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