Ciência

Einstein confirmado: cientistas detectam ondas gravitacionais

Einstein confirmado: cientistas detectam ondas gravitacionais

Elas são as ondas que transmitem a força da gravidade. Saiba como a descoberta foi feita, e o que ela significa para a ciência.

(superinteressante)
POR Alexandre Versignassi 

 ondas gravitacionaisReprodução / NASA / R. Hurt / Caltech-JPL

Encontraram ondas gravitacionais. Uhú! Mas, antes de continuar o texto, vale explicar que catzo é uma onda gravitacional. Senta aí.

As forças da natureza se manifestam na forma de ondas. O eletromagnetismo é uma dessas forças – forte a ponto de manter os ímãs presos na geladeiras e fazer sua mão doer quando você soca a mesa (graças à repulsão eletromagnética entre os átomos da sua mão e os da mesa). E ele é feito de ondas. Ondas eletromagnéticas. E elas são particularmente úteis. Celulares e TVs recebem informações codificadas em ondas eletromagnéticas – que também chamamos de “ondas de rádio”. A própria luz é uma onda de rádio. O 4G do seu celular também. Este texto está na forma de ondas eletromagnéticas. Se não tivéssemos dominado essas ondas, não teríamos saído do século 19.

Outras duas forças, que só existem no mundo subatômico, também vêm em ondas, como o mar: a forca nuclear forte, que mantém os quarks unidos na forma de prótons, e a força nuclear fraca, a mais figurante de todas, que age na periferia dos átomos.

Mas existe um buraco nessa história. A ciência nunca detectou as ondas que deveriam formar a força mais popular das quatro que existem: a gravidade. Einstein, que reformulou a gravitação em 1916, com sua Teoria Geral da Relatividade, imaginou que a força que mantém seu traseiro na cadeira também teria de ser transmitida na forma de ondas. Ondas gravitacionais. Mas é aquela história: faltava encontrar essas ondas.

Faltava. Porque, ao que tudo indica, encontraram. A Fundação Nacional de Ciência dos EUA anunciou nesta quinta-feira que os cientistas de um observatório americano acabaram de detectar as ondas, 100 anos depois de elas terem sido previstas por Einstein. Trata-se de um observatório diferente, o LIGO (sigla para Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory). O LIGO não usa telescópios. As “lentes” dele são raios laser e equipamentos ultra-precisos para medir esses raios. O laser ali fica completamente isolado – a única coisa que poderia chacoalhar os raios seriam ondas gravitacionais. Mas até outro dia os laseres estavam quietinhos, sem acusar nada – e mantendo a ciência em dúvida sobre a própria existência das ondas de gravidade.

Só que um evento cósmico deu uma mão. Dois buracos negros se trombaram a 1 bilhão de anos-luz de distância daqui. O evento foi para o tecido do espaço-tempo o que um mergulho de barriga é para a superfície de uma piscina: causou uma baita perturbação. Perturbação que, segundo a Relatividade Geral, voaria espaço afora na forma de ondas. Ondas gravitacionais.

Essa batida aconteceu há 1 bilhão de anos. Os reflexos dela, porém, acabarem de chegar aqui agora. E foram “ouvidos” pelo LIGO. Os lasers do laboratório balançaram, indicando que, sim, as ondas gravitacionais existem. Vai aqui um vídeo produzido pela NASA, que simula a propagação dessas ondas:

O tal “balanço” dos lasers, naturalmente, não foi uma mera sacudida. O que o equipamento faz é , primeiro, cortar um laser em dois. Depois ele reúne os dois raios num só de novo e manda para um aparelho detector, que mede o “padrão de interferência” que os lasers geram ao interagir. Se nada tiver perturbado os raios (e tudo é montado ali para que nada deste mundo os perturbe mesmo), o que chega no detector é uma fila monótona de ondas de luz, como se cada uma fosse um operário com sono na fila para bater o cartão na fábrica.

Mas quando uma onda gravitacional bate ali, a coisa muda de figura. A onda deforma o próprio espaço. Ao deformar o espaço, ela muda o comprimento do raio laser. Com esse parâmetro alterado, o padrão de interferância se transforma. A monotonia de ondas dá lugar a bagunça. É como se a fila de operários com sono tivesse se transformado no fumódromo de uma balada.

Os equipamentos são calibrados de acordo com as equações da Relatividade Geral. A partir do grau de baderna que as ondas gravitacionais impõem ao laser, esses instrumentos conseguem dizer de que distância as ondas gravitacionais partiram, e qual a massa dos agentes que enviaram essas ondas (no caso, aqueles buracos negros em colisão). É como se o próprio Eisntein estivesse fazendo as medidas, ainda que sua presença física seja desnecessária: as equações que ele deixou fazem esse trabalho por ele. Isso é imortalidade, o resto é mitologia.

Mas vem cá. E se o que balançou o laser foi, tipo, um caminhão passando lá perto, por mais que o laboratório fosse bem vedado? O pessoal já tinha pensado nisso. Tanto que o LIGO não é exatamente um laboratório. São DOIS laboratórios, um na Louisiana outro no Estado de Washington, a 3 mil quilômetros de distância. E o mesmíssimo padrão de interferência foi detectado nos dois. Então não, não foi um caminhão. Além disso, os laboratórios do LINGO existem desde 2002, e nunca tinham detectado nada. Não tem conversa: as ondas gravitacionais estão oficiamente descobertas.

Mas e aí? Elas servem para alguma coisa? Por enquanto, não. Nada de realmente prático. Mas quando descobriram a força eletromagnética, no século 19, ninguém imaginava o que fazer como ela também. E hoje dependemos das ondas eletromagnéticas para tudo. Então pode esperar: talvez o celular dos seus bisnetos funcione com ondas gravitacionais, e consiga se comunicar com universos paralelos – coisa que, segundo algumas teorias, as ondas gravitacionais conseguem mesmo. Mas essa é uma história para outro post.

Uma aplicação menos surreal é usá-las para estudar o Cosmos mesmo. Até hoje, o único jeito de examinar buracos negros, por exemplo, era de forma indireta, pelos jorros de energia eletromagnética que outros corpos expelem quando estão prestes a ser engolidos. É pouco.

Apontar um telescópio para um buraco negro isolado nem adianta. Um buraco negro faz com a luz tal Caetano a Leonardo DiCaprio – devora. E se a coisa não reflete ou emite ondas eletromagnéticas, só engole, não tem jeito: nossos observatórios ficam de lentes (e antenas) atadas. O único jeito de observar o comportamento de um buraco em detalhes seria examinar a torrente de ondas gravitacionais que o bicho emite. Agora que sabemos que essas ondas existem, então, as portas ficaram abertas. Logo vamos poder estudar buracos negros com a mesma clareza com a qual examinamos a topografia de uma montanha. É muito.

E tem mais. O evento que mais criou ondas gravitavionais em todos os tempos foi justamente o início dos tempos. O Big Bang. Se aprendermos a detectar as ondas gravitcionais que ele produziu, poderemos entender melhor de onde viemos, e para onde vamos. Precisa mais do que isso?

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