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  • Foto do escritorJulia Muñoz

A nova era da astronomia: as ondas gravitacionais

Teorizada inicialmente por Albert Einstein na sua Teoria da Relatividade Geral em 1916, as ondas gravitacionais são ondulações que se propagam na velocidade da luz através universo e são provocadas pelo movimento acelerado de corpos com massas. Segundo a teoria de Einstein, tal fenômeno é um resultado natural da força gravitacional, causada pela distorção que os corpos celestes provocam no tecido do espaço-tempo. Desta forma, os astros geram uma curvatura no espaço proporcional à sua massa e, conforme se movem através do universo, geram essas ondas, assim como um barco navegando pelo mar.


Curvatura causada no espaço-tempo pela massa de um objeto celeste

Por conseguinte, pessoas e outros objetos terrestres emitem ondas gravitacionais, que são ondulações provocadas no espaço-tempo devido ao movimento de corpos através do universo. Porém, por serem emitidas por corpos muito pequenos, são tão insignificantes que não é possível detectá-las com a tecnologia humana. Então, para comprovar a existência desse fenômeno, foi preciso analisar eventos de corpos supermassivos, visto que são os únicos capazes de gerar distorções significativas no espaço-tempo.

As ondas gravitacionais mais fortes são originadas por acontecimentos cataclísmicos, como a colisão de buracos negros ou estrelas de neutrons (um dos corpos mais densos do universo, que possui um campo magnético extremo), ou uma supernova (a implosão de uma estrela sobre ela mesma, que ocorre quando ela chega ao final da sua vida). Isso porque, segundo a icônica equação de Einstein (E=mc²), a massa e a energia são a manifestação de um mesmo fenômeno e, portanto, podem transformar-se um no outro. Desta forma, quando ocorrem colisões ou explosões de corpos supermassivos, parte das suas massas se converte em energia, que é liberada no espaço, provocando, assim, o efeito das ondas gravitacionais.


Representação da liberação de ondas gravitacionais por dois astros

A primeira detecção indireta dessas ondas gravitacionais foi em 1974, quando os físicos Russell Hulse e Joseph Taylor identificaram dois pulsares, que são emissões ondulatórias geradas por estrelas de nêutrons. Após analisar a movimentação dos corpos ao longo do tempo, concluíram que as estrelas estavam orbitando uma em torno da outra e se aproximando exatamente da forma prevista pela Teoria da Relatividade Geral. Sendo assim, outros cientistas passaram a utilizar tecnologias de detecção de emissões de rádio para calcular e estudar as distorções provocadas no espaço-tempo.

Porém, a primeira detecção direta de ondas gravitacionais apenas ocorreu em 2015 (exatamente 100 anos após a publicação da teoria de Einstein), quando o LIGO (Observatório de Ondas Gravitacionais do Inferômetro Laser) sentiu o efeito de ondas gravitacionais na Terra através do uso de detectores ultrassensíveis e, portanto, comprovando a existência das ondas gravitacionais.

A tecnologia do LIGO consiste em duas tubulações, com 4 km de extensão cada, que contêm diversos espelhos no seu interior que refletem um único laser. Quando a Terra não está sob o efeito de ondas gravitacionais, a luz laser é cancelada pela reflexão dos espelhos, mas quando o espaço-tempo é perturbado, um dos tubos sofre uma pequena redução ou aumento no seu tamanho, o que faz com que a luz do laser das tubulações se propaguem em distâncias diferentes e, portanto, não se cancelam.


Esquematização da parte interior do LIGO

Ainda hoje, a tecnologia do LIGO é uma das únicas capazes de detectar essas ondas, visto que, devido à distância que elas percorrem até chegar à Terra, chegam muitas vezes com uma amplitude menor do que a largura de um próton. Desta forma, foi preciso um evento envolvendo corpos extremamente massivos para possibilitar a detecção dessas ondas: a colisão de dois buracos negros.

Segundo os dados fornecidos pela LIGO, esse evento ocorreu há aproximadamente 1,3 bilhões de anos atrás e os corpos que se colidiram tinham massas equivalentes a 29 e 36 vezes a massa do Sol. Porém, ao se chocarem, formaram um único buraco negro com aproximadamente 62 vezes a massa da estrela, o que significa que 3 vezes a massa do Sol se transformou em energia (pois a soma das massas equivale a 65 vezes a massa do Sol), que se propagou no universo através de ondas gravitacionais. Apesar da imensidão desse evento, os sinais que chegaram à Terra foram tão fracos que a LIGO só foi capaz de detectar o final da colisão, que foi quando os corpos estavam com a maior aceleração, e o momento em que os buracos negros se fundiram, que foi quando pararam de emitir ondas gravitacionais.


Representação da colisão de dois buracos negros

Tal acontecimento ficou conhecido como “O Evento” e é considerado uma das descobertas científicas mais importantes do século XXI, uma vez que marcou o início da era da astronomia das ondas gravitacionais. A partir do estudo desse fenômeno, cientistas terão a possibilidade de estudar o comportamento e o surgimento de buracos negros no universo, área ainda pouco explorada devido às circunstâncias limitadas.



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Imagens:


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