JORNAL "PÚBLICO" DE LISBOA - MAIS SOBRE A DESCOBERTA DAS ONDAS GRAVITACIONAIS
Autor: Ricardo Vélez-Rodríguez | Publicado: 2016-02-13T00:27:00-08:00


Previstas
por Einstein há 100 anos, ondas gravitacionais detectadas pela primeira vez



Previstas por Einstein há 100 anos, ondas
gravitacionais detectadas pela primeira vez



ANA
GERSCHENFELD&nbsp;

11/02/2016 - 15:36


Dois buracos negros girando um ao redor do outro. (Animação NASA / Jornal Público).&nbsp;




A existência destas ondas era a derradeira previsão ainda por confirmar
da Teoria da Relatividade Geral. Agora, dois detectores muito especiais nos EUA
apanharam uma a passar pela Terra.

&nbsp;“Detectámos ondas gravitacionais.
Conseguimos!” Foi com estas palavras e um grande sorriso que David Reitze, do
Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), anunciou esta quinta-feira nos
EUA, numa conferência transmitida via Web para o mundo inteiro, que a
colaboração científica internacional LIGO (Laser Interferometer
Gravitational-Wave Observatory) tinha, pela primeira vez, detectado
directamente estas ondas, teorizadas por Albert Einstein há 100 anos mas até
agora nunca confirmadas pela observação. Os resultados foram simultaneamente
publicados&nbsp;online&nbsp;na revista&nbsp;Physical Review Letters.



As ondas gravitacionais são
produzidas por eventos astronómicos cataclísmicos. E tal como a queda de um
seixo num lago produz ondinhas que deformam a superfície da água, elas deformam
o “tecido” do espaço-tempo ao propagarem-se pelo Universo à velocidade da luz.
Foi essa deformação, que nos resultados que acabam de ser anunciados foi da
ordem do milésimo do diâmetro de um protão – o que dá uma ideia da precisão
exigida aos instrumentos – que foi agora detectada pelo LIGO, situado nos EUA.



As ondas em causa foram emitidas pela
colisão de dois buracos negros com cerca de 30 vezes a massa do nosso Sol, que
ao girar em torno um do outro, foram descaindo e girando cada vez mais depressa
até se fundirem e formarem um único buraco negro. E esse violento encontro final
deu origem a um novo – e único – buraco negro gerando o “disparo” de ondas
gravitacionais.



O evento aconteceu há mais de mil
milhões de anos, mas como a luz viaja a uma velocidade finita, só há poucos
meses é que atingiu os detectores do LIGO – que estavam a postos para receber o
seu eco.



Construções gémeas


O LIGO, que começou a ser projectado em 1992, é na realidade composto por duas
construções gémeas situadas em locais muito distantes – uma em Livingston
(Louisiana) e a outra em Hanford (Estado de Washington). Cada uma delas é uma
estrutura formada por dois “braços” perpendiculares com quatro quilómetros de
comprimento cada.



Como explica a Colaboração LIGO no
seu&nbsp;site&nbsp;(em&nbsp;www.ligo.org),
dentro de cada braço é injectado um feixe de luz. Emitida por um único laser, a
luz começa por ser “dividida” em duas metades no início do seu percurso, na
junção dos dois braços. Cada um dos “subfeixes” de luz resultantes é então
reflectido entre espelhos colocados nas extremidades dos braços, o que permite
medir com uma precisão extrema o comprimento do braço correspondente. Por
último, no fim de idas e vindas, a luz do subfeixe de cada braço regressa à
intersecção dos braços, interferindo com a luz do subfeixe do outro braço.



Graças a mil e um “truques” técnicos
foi possível tornar os espelhos quase invulneráveis a todas as vibrações e
“ruídos” ambientais que se possa imaginar, explicou Rainer Weiss, do MIT, um
dos co-fundadores do LIGO e dos principais construtores destes componentes&nbsp;high-tech&nbsp;dos
detectores, presente na conferência. Para apenas “ouvirem” as deformações do
espaço-tempo devidas às ondas gravitacionais.



As ondas em causa foram emitidas pela colisão de dois buracos negros com
cerca de 30 vezes a massa do nosso Sol, que ao girar em torno um do outro,
foram descaindo e girando cada vez mais depressa até se fundirem e formarem um
único buraco negro.



O que acontece, se tudo correr bem?
Enquanto não passar por lá nenhuma onda gravitacional… não acontece nada, porque
o comprimento dos dois braços de cada detector medido por cada subfeixe,
permanece absolutamente igual e constante. Mas basta uma onda gravitacional
deformar o espaço-tempo para a situação mudar radicalmente. Isto porque, como a
onda comprime o espaço-tempo numa direcção e o estica numa direcção
perpendicular, um dos braços do detector fica momentaneamente mais curto e o
outro mais longo – e as distâncias percorridas pelos dos dois subfeixes dentro
dos braços já não coincidem. É essa discrepância, essa deformação do
espaço-tempo devida à passagem da onda gravitacional que é então detectada… se
tudo correr como previsto.



E tudo correu bem


Precisamente no dia 14 de Setembro de 2015, o detector LIGO de Livingston
produziu um sinal. E durante os meses que se seguiram, os cientistas do
projecto – que inclui actualmente um milhar de investigadores de 16 países –
analisaram esse minúsculo “soluço”, que, embora visível à vista desarmada,
sobressaía por um triz do ruído de fundo habitualmente detectado pelos seus instrumentos
(há sempre um ruído de fundo, explicaram). Comparando-o com simulações feitas
em supercomputadores a partir das equações de Einstein, confirmaram que o sinal
era aquilo que esperavam.



Para Gabriela González, da
Universidade Estadual da Louisiana e porta-voz do LIGO, a prova talvez mais
convincente de que se tratava efectivamente da detecção directa de uma onda
gravitacional foi que “sete milissegundos mais tarde, o mesmo sinal foi captado
no LIGO de Hanford!”, exclamou. O espaço-tempo foi deformado, durante um
brevíssimo instante (uma fracção de segundo) pelo eco de um evento cataclísmico
que acontecera um dia, algures no Universo, que se propagou de um sítio para o
outro.



O que foi esse evento, quando e onde
aconteceu? Por incrível que pareça, a forma do sinal detectado permitiu aos
cientistas obter estas informações, pelo menos aproximadamente. Foi a fusão de
dois buracos negros – 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 (também co-fundador do LIGO quando trabalhava no
Caltech aquele mesmo conhecido físico que criou os já célebres buracos negros
do filme&nbsp;Interstellar), 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”, salientou Gabriela González.



Quanto à localização do evento, não
teria sido possível com apenas um detector. Mas havendo dois… “Sabemos que foi
no céu austral, mais ou menos na direcção da Nuvem de Magalhães”, disse ainda a
cientista.&nbsp;&nbsp;&nbsp;



Buracos negros binários existem


O resultado vem ainda demonstrar, pela primeira vez, a existência de buracos
negros “binários” – ou seja, precisamente, de sistemas de dois buracos negros
que, numa espiral decrescente e cada vez mais vertiginosa, acabam por cair um
dentro do outro. Como fez notar David Reitze (que é director executivo do
Laboratório do LIGO), “o sinal era exactamente aquilo que seria de esperar com
dois buracos negros a rodopiar em direcção um ao outro e a juntar-se num só”.

“Agora, sabemos que os buracos negros
binários existem e temos detectores que nos vão permitir ouvi-los por todo o
Universo!”, acrescentou Gabriela González.

De facto, para estes e muitos outros
especialistas, a detecção das ondas gravitacionais “abre uma nova janela de
observação do Universo”. Tal como os radiotelescópios estenderam as capacidades
dos telescópios ópticos ao permitirem detectar objectos e fenómenos não
visíveis em luz normal, a detecção destas ondas, que os cientistas esperam se
torne moeda corrente num futuro relativamente próximo – em particular com a
criação de uma rede mundial de detectores do mesmo tipo (para já, quase prontos
na Itália e no Japão) –, 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 neutrões e talvez até a
misteriosa matéria escura.




Rainer Weiss resumiu bem o futuro que
pensam ter pela frente: “As ondas gravitacionais são tão diferentes das ondas
electromagnéticas que podemos ter a certeza de que vamos ter grandes
surpresas.”