Ondas Gravitacionais

Fonte: LIGO

O sistema binário estava morto; as duas estrelas haviam exaurido todo o seu combustível nuclear e não mais geravam energia. Mas seus corpos continuavam ali, agora mais densos do que antes, na forma de estrelas de nêutrons. Continuavam ali e girando, uma ao redor da outra, cada vez mais próximas, em evidente rota de colisão. Até que, enfim, colidiram.

Isso aconteceu há centenas de milhões de anos. E essa colisão foi tão forte que chacoalhou o espaço-tempo em suas redondezas. E essa perturbação se espalhou em todas as direções, na forma de ondas gravitacionais, como previsto pela Teoria da Relatividade Geral.

Uma vez que entendemos que a gravidade não é uma força em si, como dizia Isaac Newton, mas sim uma curvatura espaço-temporal causada pela presença da matéria (como disse Albert Einstein), não é difícil entender o que seja uma onda gravitacional. A presença de matéria curva o espaço. Se esta matéria muda (ou porque se move, ou porque se junta com mais matéria), esta curvatura espacial vai se alterando. Esta alteração na curvatura do espaço se propaga, como as ondas na superfície de um lago onde jogamos uma pedra.

A teoria é bela, e não é nova. Já sabemos disso há mais de 100 anos. O desafio era medir isso, comprovar de forma empírica o que as complexas equações de cálculo tensorial já afirmavam. Afinal, a passagem de uma onda gravitacional em nossa região deforma todo o espaço. Inclusive as réguas que usamos para medir o espaço. Ou seja, se o espaço encurta (e depois se estica), mas as réguas também encurtam (e se esticam), como medir isso?

Em um texto anterior, falei sobre isso e expliquei o funcionamento do LIGO, o “observatório de ondas gravitacionais por interferometria a laser” (em tradução livre do nome original em inglês). O LIGO revolucionou nossa capacidade de enxergar o Universo, pois nos deu uma nova janela. A janela das ondas gravitacionais. Como um bom pioneiro que é, o LIGO ainda é pouco sensível. Para conseguirmos obter uma medição, é preciso um evento catastrófico, que realmente impacte o espaço! Suas primeiras medições foram de choques entre buracos negros, os objetos mais massivos que existem.

Mas à medida que a tecnologia avança, e entendemos melhor o fenômeno, a sensibilidade do LIGO aumenta. E temos agora o Virgo, um interferômetro semelhante, construído por um consórcio europeu (o EGO, Observatório Gravitacional Europeu, na sigla em inglês), localizado na Itália. LIGO e Virgo detectaram recentemente um choque entre duas estrelas de nêutrons!

Estrelas de nêutrons são objetos astrofísicos, resultado da morte de estrelas de grande massa. Não são tão densos quanto os buracos negros, o que atesta para a eficiência melhorada dos observatórios gravitacionais terrestres. Os modelos teóricos apontavam para uma emissão de raios gama durante tal choque, e isso foi de fato observado por observatórios que operam nesta faixa do espectro eletromagnético.

Pela primeira vez, o mesmo fenômeno foi observado através de ondas eletromagnéticas e ondas gravitacionais. Vivemos tempos empolgantes. O céu é o limite. Literalmente!

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Alexandre Cherman
Astrônomo da Fundação Planetário da Cidade do Rio de Janeiro Experiência na área de Astronomia, Física e Matemática, com ênfase em Astronomia Fundamental, Cronologia e Cosmologia, atuando principalmente nos seguintes temas: divulgação científica, cosmologia, educação, história da ciência, história da física e visualização científica. Possui seis livros publicados. http://lattes.cnpq.br/3947740530141462