Ondas Gravitacionais

Einstein, em 1915 propôs que a ideia de força gravitacional introduzida por Newton era, na verdade, a manifestação da curvatura do espaço-tempo em que vivemos. Em outras palavras, os objetos massivos causam distorções no nosso espaço-tempo de maneira análoga a que uma bola de boliche deforma a superfície de uma cama elástica.

Essa teoria, que ficou conhecida como teoria da relatividade geral, sugere que o nosso universo possui uma espécie de “tecido” que é deformado por qualquer objeto massivo. São tais objetos que ditam como vai ser a curvatura desse espaço-tempo e é tal curvatura que dita como os objetos vão se mover.

Até aí nada de tão bizarro, né? Essa teoria previa que até o caminho da luz ia ser deformado por conta da curvatura do espaço-tempo e esse fato foi comprovado aqui no Brasil, em 1919, no interior do Ceará, durante um eclipse solar. O grande problema era o seguinte: Se a gente consegue pensar nessa deformidade do espaço-tempo como sendo o mesmo que a deformidade causada por uma bola de boliche em uma cama elástica, o que será que acontece com a cama elástica se jogarmos duas bolas de boliche de encontro uma da outra? Bom, dependendo da maneira que a gente jogar as bolas na cama elástica, as duas vão girar durante um tempo, uma em volta da outra, e em algum momento vão se juntar e parar. Nesse movimento todo, é claro que o tecido da cama elástica vai vibrar bastante, né?

Acontece, então, que na teoria de Einstein o movimento dos corpos massivos pode gerar vibrações nesse tecido do espaço-tempo e essas vibrações são as chamadas ondas gravitacionais, fenômeno que não existia na gravitação Newtoniana. Isso quer dizer que tem algo de errado com a teoria? Não! A teoria prevê que tais ondas são vibrações que se propagam pelo espaço-tempo e distorcem tanto o espaço, quanto o tempo por onde passam.

Em 1974 os cientistas Russel Hulse e Joseph Taylor Jr. perceberam que a órbita de um Pulsar que orbitava em torno de uma estrela de nêutrons diminuía ao longo do tempo e o sistema se direcionava cada vez mais para a colisão entre os dois corpos (bem parecido com aquela ideia das bolas de boliche na cama elástica) e a razão para essa diminuição da órbita era que o sistema estava perdendo energia em forma de ondas gravitacionais. Esse trabalho rendeu até o Nobel de física de 1993.

Você, agora, pode estar pensando: “mas eu ando por aí e não vejo o espaço e o tempo sendo distorcido, será que essas ondas não chegam aqui na Terra?”. Na verdade, as ondas chegam sim aqui na Terra mas como a gravitação é a interação mais fraca que a gente tem, essas distorções são tão pequenas que não dá nem para perceber. Isso nos leva a um grande problema: Se as ondas causam tão pouca distorção aqui na Terra, como será que a gente as detecta para ver se existem mesmo? E por que se interessar por essas ondas que não vão fazer diferença nenhuma aqui?

As ondas gravitacionais são uma forma da gente “escutar” o nosso universo. Podemos pegar uma onda e investigar o evento que a gerou e assim conhecer eventos que aconteceram há muito tempo. Quem sabe dar uma olhada até para o que nos gerou? O Big Bang? Será?

E agora, como que a gente mede isso? Como já falamos aqui, não é nada fácil já que as ondas aparecem como distorções muito pequenas no espaço-tempo. Para se ter uma noção, a ideia de um possível detector dessas ondas já roda o mundo desde os anos 60 e a primeira detecção das mesmas ocorreu somente no ano de 2015.

O experimento que realizou a primeira detecção das condas gravitacionais, o LIGO (que em uma tradução direta seria Observatório Interferométrico de Ondas Gravitacionais), consiste em dois braços gigantes perpendiculares entre si fazendo uma grande letra L. Em cada um desses braços um laser vai percorrer toda a sua extensão, bater em um espelho e voltar até a sua origem. Os lasers começam essa jornada ao mesmo tempo em cada um dos braços e por conta desses braços terem o mesmo comprimento, em condições sem nenhuma onda gravitacional, os feixes de luz voltam para a origem juntos.

Se um desses braços sofrer alguma distorção causada pelas ondas gravitacionais, um dos feixes de luz vai chegar mais tarde que o outro e foi exatamente isso que fora detectado em 2015 pela primeira vez. Os físicos concluíram que a onda gravitacional detectada foi originada pela colisão de dois buracos negros que giravam um ao redor do outro até se fundirem em um único buraco negro há aproximadamente 1,3 bilhão de anos-luz de distância. Por conta desta descoberta, os físicos responsáveis, Kip Thorne, Rainer Weiss e Barry Barish receberam o prêmio Nobel de 2017.