Ciência confirma a teoria das ondas gravitacionais de Albert Einstein

A última grande previsão de Albert Einstein sobre o universo acaba de ser confirmada, um século depois de ser proposta: as ondas gravitacionais existem, e uma experiência nos Estados Unidos as detectou pela primeira vez.

Confirmar a teoria das ondas gravitacionais de Einstein é o de menos. A descoberta abre a possibilidade de usar essas ondas para estudar o universo de uma forma totalmente nova. As ondas gravitacionais permitirão entender “como se formam os buracos negros e quantos existem, e também conhecer com mais detalhes o ciclo vital das estrelas e do universo”, ressalta Husa. Além disso, sinais cósmicos desse tipo mostrarão se esses violentíssimos encontros ocorrem conforme prevê a Teoria da Relatividade einsteiniana, ou se precisamos procurar outra explicação.

Segundo a Teoria Geral da Relatividade, há objetos que transformam parte da sua massa em energia e a emitem em forma de ondas, que viajam à velocidade da luz e deformam o espaço e o tempo à sua passagem. A origem das ondas gravitacionais por excelência é a fusão de dois buracos negros supermaciços, um dos eventos mais violentos depois do Big Bang. O gênio alemão as previu em 1916, mas também advertiu que, se realmente existirem fusões desse tipo, elas acontecem em lugares tão longínquos que suas vibrações seriam indetectáveis na Terra.

Os responsáveis pelo Observatório da Interferometria a Laser de Ondas Gravitacionais (LIGO), patrocinado pela Fundação Nacional de Ciências dos EUA, anunciou nesta quinta-feira que seus cientistas captaram as ondas produzidas pelo choque de dois buracos negros, a primeira detecção direta que confirma a teoria de Albert Einstein. O anúncio ocorreu numa entrevista coletiva em Washington, transmitida pela Internet. Os resultados científicos foram aceitos para publicação pela Physical Review Letters, segundo nota em Instituto Tecnológico da Califórnia (Caltech), uma das instituições que operam o laboratório.

“É uma descoberta histórica, que abre uma nova era de compreensão do cosmo”

O primeiro sinal foi captado simultaneamente em 14 de setembro pelos detectores dessa experiência, aparelhos idênticos situados a 3.000 quilômetros um do outro. Esse sinal provinha de uma fusão que ocorreu há 1,3 bilhão de anos, um violento abraço entre dois buracos negros com uma massa entre 29 e 36 vezes maior que a do Sol. Em uma fração de segundo, uma massa equivalente ao triplo do Sol foi liberada na forma de ondas gravitacionais, um processo perfeitamente descrito na equação mais famosa do mundo: E=mc² (energia é igual a massa vezes velocidade da luz ao quadrado).

A descoberta da existência das ondas gravitacionais abre um novo caminho na astronomia. Até agora, ela se centrava na luz em todas as suas variantes conhecidas, mas estas ondas são comparáveis ao som e permitem estudar objetos que antes eram totalmente invisíveis, especialmente os buracos negros.

Nas palavras de Alicia Sintes, física da Universidade das Ilhas Baleares (UIB) e líder do único grupo espanhol envolvido na experiência, nossos ouvidos agora começam a escutar “a sinfonia do universo”. “É uma descoberta histórica, que abre uma nova era na compreensão do cosmo”, ressaltou.

Sua equipe realizou simulações com supercomputadores que reproduzem, segundo a Lei da Relatividade, todos os fenômenos que essas ondas poderiam produzir: duplas de estrelas de nêutrons, supernovas, buracos negros... Essas simulações foram comparadas com a frequência do sinal real captado no LIGO, e assim foi possível saber o que exatamente aconteceu, qual é a fonte das ondas, a que distância se encontra etc.

A descoberta abre a possibilidade de que essas ondas sejam usadas para estudar o universo de uma forma totalmente nova

“É parecido com esses aplicativos que escutam uma música num bar e dizem o artista e o nome da canção, mesmo que haja muito ruído ao redor”, explica Sascha Husa, pesquisador da UIB e desenvolvedor das simulações. “Exceto pelo Big Bang, as fusões de buracos negros são os fatos mais luminosos do universo”, afirma.

Detector LIGO

Os objetos que produzem ondas gravitacionais estão a milhões de anos-luz, tão longe da Terra que chegam aqui como ínfimas ondulações do espaço e do tempo. Para captá-las foi preciso construir o LIGO avançado, liderado pelos institutos tecnológicos da Califórnia (Caltech) e Massachusetts (MIT), mas com o qual colaboram também cerca de 1.000 cientistas de 15 países.

O LIGO é o instrumento óptico mais preciso do mundo, com dois detectores separados por 3.000 quilômetros – um na Louisiana, o outro no Estado de Washington. Ambos estão compostos por dois feixes de laser com exatos quatro quilômetros, um comprimento que seria alterado com a passagem de uma onda gravitacional. Os instrumentos são capazes de detectar uma variação equivalente a um décimo de milésimo do diâmetro de um núcleo atômico, a medida mais precisa já obtida por qualquer ferramenta científica, segundo seus responsáveis.

A partir de agora, será preciso confirmar essa primeira detecção do LIGO e captar sinais de eventos diferentes. A isso se dedicam muitas equipes científicas mundo afora. Além do LIGO, neste ano começará a funcionar uma versão aprimorada de outro grande observatório de ondas gravitacionais, o europeu VIRGO, e recentemente foi lançada a missão LISA Pathfinder, com o objetivo de demonstrar a viabilidade de um futuro observatório espacial para fenômenos desse tipo.