Vendo o invisível com a Nasa (V.4, N.8, P.4, 2021)

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Tempo de leitura: 5 minutos
#acessibilidade Imagem aérea mostra o LIGO (Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria de Laser), com vegetação ao redor e seus tubos de 4 quilômetros.

Texto escrito pelo colaborador Jorge Alberto Santos, Engenheiro de Produção pelo CEFET/RJ, entusiasta pelo ensino e aprendizado das ciências exatas e tecnologia

Um mergulho na história das ondas gravitacionais

O universo – astros, planetas, cometas, estrelas e tudo o mais que há nele – sempre despertou a curiosidade de leigos, talvez por sua beleza, e de estudiosos de diversos setores da ciência. Afinal, nele foram encontradas muitas respostas para fenômenos que nos atingem direta ou indiretamente, e nele poderão no futuro ser descobertos outros inúmeros direcionamentos para a manutenção da vida na Terra, da melhor forma possível.

Com o passar do tempo, novas pesquisas acabam por confirmar teorias e hipóteses que não puderam ser testadas na época de sua formulação. É o caso do estudo sobre as ondas gravitacionais, conceituadas pela primeira vez por Albert Einstein, em 1916, em sua Teoria da Relatividade Geral. Em 2015, a existência dessas ondas foi comprovada, corroborando a teoria proposta quase cem anos antes.

Conhecer um pouco mais sobre esses estudos atrai cada vez mais pessoas que têm “chegado ao espaço” por meio de equipamentos, como telescópios, e pelos observatórios e planetários. Entrar no site da Nasa é viver, quase literalmente, a experiência de uma grande viagem ao espaço. Vídeos, fotos e informações que enchem os olhos — e a mente — de quem admira toda a ciência contida no observar do céu e das galáxias. Parte desse espetáculo é garantido graças ao telescópio Hubble. No site é possível saber muito mais sobre as tais ondas gravitacionais.

O que são e o estudo

Conforme a plataforma Responde Aí, ondas gravitacionais são resultados da curvatura do espaço-tempo em que vivemos, causadas pela presença de objetos massivos. “Os objetos massivos causam distorções no nosso espaço-tempo de maneira análoga à que uma bola de boliche deforma a superfície de uma cama elástica.”

No site da Nasa é possível encontrar todas as informações sobre as pesquisas referentes às ondas gravitacionais. Mostra que Einstein — na Teoria da Relatividade Geral — disse que a gravidade não era uma força, mas, sim, uma deformidade do espaço-tempo. E que grandes liberações de energia provocariam ondas no tecido do espaço-tempo capazes de viajar muito velozmente, na velocidade da luz. Mas isso só havia sido observado indiretamente.

A confirmação veio graças a observações feitas pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria de Laser (LIGO), que tem parceria com pesquisadores brasileiros do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), do Instituto de Física Teórica da Universidade Estadual Paulista (Unesp) e de mil estudiosos de todo o mundo.

Como funciona o experimento

O LIGO possui dois centros de estudos, um em Louisiana e outro em Washington — ambas cidades dos Estados Unidos. O observatório tem o formato de L, composto por dois tubos de quatro quilômetros cada. No encontro deles há um espelho, que divide um feixe de laser em duas partes; cada um percorre um tubo e é refletido de volta por outro espelho localizado no final. Quando os feixes de laser voltam e encontram o primeiro espelho, se anulam e desaparecem.

Os pesquisadores demonstraram que, se um dos tubos for deslocado por causa de uma deformação do espaço-tempo, a distância percorrida pelo laser se altera e o sinal não desaparece. Quando uma onda gravitacional passa, os espelhos se movem um pouco. Para confirmar que a deformação é causada pela onda gravitacional e não por um terremoto ou outro fenômeno, por exemplo, o mesmo sinal deve ser observado nos dois centros em cada cidade.

Acontecimento

O LIGO ficou fechado para uma reformulação em sua capacidade de detecção entre 2010 e 2015. Logo quando foi reaberto – em 14 de setembro de 2015 – captou o primeiro sinal da colisão de dois buracos negros, acontecida a 1,3 bilhão de anos luz da Terra. As ondas foram observadas nos dois locais, com segundos de diferença. Isso mostrou que, quando um objeto denso e massivo é acelerado, cria as ondas gravitacionais; e buracos negros são corpos muito massivos e densos.

Os dois buracos negros giravam ao redor um do outro. No caso, um tinha a massa de 36 sóis e o outro de 29 sóis. Conforme giravam, emitiam ondas gravitacionais, o que fez com que perdessem energia, aproximando-se e girando mais rápido. No fim da colisão, o buraco negro resultante ficou com 62 massas solares. Os três sóis que sobraram foram convertidos em ondas gravitacionais. Antes de colidirem, conforme o movimento foi ficando mais rápido, as ondas ficaram mais intensas e mais frequentes, emitindo um som que foi registrado pelo LIGO.

O futuro

A Nasa aponta que “isso é importante porque as ondas gravitacionais carregam informações sobre seu início e sobre as propriedades fundamentais da gravidade que não podem ser vistas por meio de observações do espectro eletromagnético. Graças à descoberta do LIGO, um novo campo da ciência nasceu: a astronomia de ondas gravitacionais”.

Isso provou que as ondas gravitacionais existem e os cientistas sabem como captá-las. A ideia é ter observatórios como o LIGO, com detectores para captar ondas cada vez menores. Resumindo, as ondas gravitacionais são capazes de ocasionar “deformidades” por onde passam, mas sua origem é tão distante do planeta Terra que se acreditou que nunca seriam detectadas. Atualmente, os feixes de laser do LIGO detectam essa menor deformação. Há um sonho entre os cientistas de que a explosão Big Bang tenha gerado ondas gravitacionais que ainda vamos captar.

“Podemos esperar ver buracos negros ao longo da história do Universo. Poderíamos inclusive ver os vestígios do universo primordial, durante o Big Bang, graças às ondas gravitacionais”, acreditava o célebre físico britânico, Stephen Hawking.

No passado, os cientistas eram capazes de detectar a luz emitida por alguma colisão ou mesmo estudar as possíveis partículas que chegavam à Terra. Agora, é possível estudar as ondas que partem de colisões, não só dos buracos negos, como de outros corpos, como as tais estrelas de nêutrons, que são bem menores.

Valorização

Três cientistas tiveram grande atuação na criação do LIGO – Barry C. Barish, Kip S. Thorne e Rainer Weiss – e por isso receberam o Prêmio Nobel de Física em 2017. Os três também atuaram na concepção do VIRGO, que é a versão europeia do LIGO.

Fontes:

Fonte da imagem destacada: https://www.atomic-energy.ru/news/2017/05/17/75838

Ondas gravitacionais

Hubble Space Telescope – Nasa

Black Holes Don’t Make a Big Splash

Detecção das ondas gravitacionais abre uma nova janela para conhecer o Universo

Dropping In With Gravitational Waves

Para saber mais:

Responde Aí

Outros divulgadores:

Vídeo As ondas gravitacionais previstas por Einstein e confirmadas 100 anos depois do canal BBC News Brasil no YouTube

Vídeo Ondas Gravitacionais do canal Nerdologia no YouTube

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