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Ondas gravitacionais são detectadas pela primeira vez

Ondas gravitacionais são detectadas pela primeira vez
O interferômetro mede qualquer coisa que possa "esticar" um dos braços do experimento por uma extensão tão pequena quanto o diâmetro de um próton.[Imagem: LIGO]

Ondas gravitacionais

A equipe internacional responsável pelos experimentos LIGO anunciou ter detectado ondas gravitacionais pela primeira vez.

As ondas gravitacionais foram previstas teoricamente em 1905, nos trabalhos de Henri Poincaré, Hendrik Lorentz e Albert Einstein, em um momento em que toda a comunidade física e astronômica trabalhava em uma nova visão do Universo que pudesse dar uma explicação mais ampla à força da gravidade.

Na nova estrutura teórica que emergiu, espaço e tempo são tramas de um tecido chamado espaço-tempo, tecido esse que é curvado pela presença de grandes massas, o que faz com que corpos menores, como a maçã de Newton, tendam a cair em direção a eles.

As ondas gravitacionais detectadas surgem quando corpos de massas muito grandes interagem, causando ondulações no tecido do espaço-tempo que se espalham pelo Universo.

Detecção das ondas gravitacionais

"Senhoras e senhores, nós detectamos ondas gravitacionais," anunciou com pompa o professor David Reitze, diretor da colaboração LIGO durante uma coletiva à imprensa realizada na tarde de hoje.

O sinal veio de um par de buracos negros planetários, ou pulsares, um com 29 e outro com 36 vezes a massa do Sol. As medições indicam que esses buracos negros estão no céu austral (Hemisfério Sul), embora não seja possível identificar sua posição exata.

Os dois interferômetros do LIGO detectaram o sinal da expansão e retorno do espaço-tempo, que se esticou o equivalente a um milésimo do diâmetro de um próton - é muito pouco, mas é 10 vezes mais do que a precisão dos instrumentos, dando confiabilidade ao resultado.

Foi um golpe de sorte para coroar um monte de esforço. A fase científica do instrumento, que acabara de passar por uma atualização tecnológica, só começaria no dia 17 de Setembro de 2015, mas o sinal apareceu no dia 14, quando estavam sendo feitos ajustes para garantir que tudo estava funcionando bem. Além disso, buracos negros não colidem o tempo todo, sendo um sinal muito raro.

Todos os objetos emitem ondas gravitacionais, conforme sua massa interage com o espaço-tempo, mas quando dois buracos negros, que têm massas enormes, colidem e se fundem, eles distorcem o espaço-tempo muito mais, gerando ainda mais ondas gravitacionais.

A energia despendida na geração das ondas gravitacionais detectadas explica porque o buraco negro resultante da fusão ficou com 62 vezes a massa do Sol, três sóis a menos do que a soma dos dois originais.

Ondas gravitacionais são detectadas pela primeira vez
Corpos de grande massa, como estrelas de nêutrons, pulsares e buracos negros, geram um emaranhado de ondas gravitacionais. [Imagem: Henze/NASA]

Mistérios do Universo

A detecção das ondas gravitacionais abre um novo capítulo na astronomia.

Da mesma forma que as ondas infravermelhas, de raios X e outras permitiram ver facetas do Universo invisíveis pelas ondas de luz visíveis, as ondas gravitacionais permitirão estudar alguns dos objetos mais misteriosos dos cosmos, como as estrelas de nêutrons e os buracos negros.

A grande vantagem é que as ondas gravitacionais permitirão enxergar através de regiões tão densas como os centros das galáxias, quase como se eles fossem transparentes.

Além disso, como a teoria propõe que o Big Bang deve ter gerado ondas gravitacionais como nenhum outro evento posterior, espera-se que novas observações, como as realizadas pela sonda espacial LISA, e futuros observatórios, como o Telescópio Einstein, possam traçar o equivalente gravitacional da radiação cósmica de fundo.

Observatório LIGO

Depois do insucesso do experimento BICEP2, as ondas gravitacionais foram detectadas pela colaboração LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), que tem participação de brasileiros.

O projeto LIGO conta com dois enormes interferômetros em formato de L instalados nos EUA, um localizado em Livingston (Louisiana) e outro em Hanford (Washington), a cerca de 3.000 km um do outro. São necessários pelo menos dois detectores para eliminar "ruídos", fontes geradoras de ondas que não são gravitacionais, mas que podem iludir os instrumentos ultrassensíveis.

Como as ondas gravitacionais têm comprimentos muito longos e viajam à velocidade da luz, há um retardo de cerca de 10 milissegundos na detecção em cada um dos instrumentos, permitindo eliminar esses ruídos.

Na próxima campanha de observação do LIGO, que começará nos próximos meses, será possível contar com a participação de outro detector de ondas gravitacionais, o italiano VIRGO - com três, será possível triangular a fonte do sinal, apontando exatamente onde foram geradas as ondas gravitacionais detectadas.

Bibliografia:

Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger
B. P. Abbott et al LIGO and Virgo Collaborations
Physical Review Letters
Vol.: 116, 061102
DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.061102




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