Ondas gravitacionais podem ser chave para compreensão do Universo

Concepção artística mostra dois buracos negros orbitando entre si antes de colidirem.

O Que são?
As ondas gravitacionais são tipicamente uma distorção no tecido espaço-tempo que permeia o Universo e são geradas por eventos cósmicos extremamente fortes, como a fusão de buracos negros ou explosões supernovas. A força desses eventos é tão extraordinária que faz vibrar ou distorcer o espaço ao redor, gerando uma espécie de "onda" que se propaga por todo o espaço.

Há 100 anos, em sua Teoria Geral da Relatividade, o físico Albert Einstein já havia proposto a existência dessas ondas, mas devido à sua extrema sutileza até hoje não havia sido possível detecta-la.

É importante destacar que ondas gravitacionais não são ondas eletromagnéticas ou de partículas, como aquelas ejetadas pelo Sol durante uma tempestade, mas uma anomalia que faz distorcer as três dimensões e o tempo que cerca todos os objetos, um conjunto conhecido como tecido espaço-tempo.

A Descoberta
Há mais de quarenta anos os cientistas tentam detectar as ondas gravitacionais previstas por Einstein, mas a pequena amplitude da distorção e a baixa sensibilidade dos equipamentos adiou essa descoberta, finalmente anunciada na quinta-feira, 11 de fevereiro, em Washington.

Para a detecção das ondas, uma equipe com mais de 1000 cientistas utilizou os dados coletados pelo experimento LIGO - Observatório Interferométrico de Ondas Gravitacionais - constituído por gigantescos detectores instalados no interior de túneis de 3 quilômetros em Livingston e Washington, nos EUA e outro na Itália.

O Experimento
Cada um dos detectores do LIGO tem o formato de "L" e em cada uma das extremidades há um espelho de altíssima precisão. Na entrada do conjunto (no vértice do "L") há outro espelho de precisão, mas semitransparente, que tem a função de dividir e dirigir um único feixe de laser para dentro dos dois túneis.

Esquema mostra o funcionamento de um dos interferômetros do Experimento LIGO.

Quando em ação, a luz do laser penetra em ambos os túneis e é rebatida pelos espelhos, criando um padrão luminoso conhecido como interferência óptica. Próximo à entrada dos túneis, o detector observa o padrão de interferência.

Em condições normais esse padrão de interferência é estático, mas se uma onda gravitacional passar por ele ocorrerá uma deformação minúscula do tecido espaço-tempo, que mudará o comprimento do túnel em uma fração similar ao tamanho de um próton.

E Aconteceu
No dia 14 de setembro de 2015, os detectores do LIGO instalados na Louisiana registraram um sinal de 200 milissegundos de comprimento. 7,3 milissegundos depois o detector instalado em Washington registrou o mesmo sinal.

Durante alguns meses, os pesquisadores fizeram diversos estudos e modelagens com o objetivo de descartar a possibilidade de um erro sistemático, causado por ruídos ou interferência e concluíram que o sinal detectado era de fato causado pela passagem de uma onda gravitacional criada pela colisão de dois buracos negros com massa entre 29 e 36 vezes a do Sol.

De acordo com os pesquisadores, essa colisão ocorreu a 1.3 bilhão de anos-luz e gerou ondas gravitacionais com energia equivalente a três vezes a massa do Sol. Essas ondas passaram pela Terra em 14 de setembro de 2015, deformando o espaço-tempo e mudando o padrão de interferência dos lasers do LIGO.

E Agora?
Embora a detecção das ondas gravitacionais seja considerada uma das maiores descobertas da física contemporânea - junto com a descoberta do Bóson de Higgs - suas implicações no estudo do Universo parecem infinitas.

Da mesma forma que o estudo das ondas sísmicas nos permite conhecer as profundezas da Terra com extrema precisão, o estudo das ondas gravitacionais permitirá fazer uma espécie de radiografia do Universo, uma vez que as modulações contidas nestas ondas podem contar detalhes de sua viagem, tais como por onde passou, densidade dos objetos atravessados, comprimentos e rotações de galáxias, etc.

O estudo dessas assinaturas impressas nas ondas ainda nem começou, mas com certeza novos instrumentos LIGOS deverão criados, com maior sensibilidade e em maior número, permitindo que mais ondas sejam detectadas.

Além disso, a descoberta prova mais uma vez a capacidade intelectual de Albert Einstein. Se a detecção das ondas gravitacionais render um Nobel aos seus descobridores - o que parece muito provável - não será surpresa se Einstein também o receber, mesmo depois de 100 anos.