As ondas gravitacionais previstas por Einstein e confirmadas 100 anos depois

1,3 bilhão de anos atrás, dois buracos negros  massivos que orbitavam entre si colidiram. Com isso, eles formaram um único buraco  negro descomunal, e em questão de uma fração de segundo liberaram energia com  uma potência que chegou a ser 50 vezes maior que a de todo o universo observável. Sou Camilla Veras Mota, da BBC News Brasil, e neste vídeo vou falar sobre os efeitos  desse episódio, que foram sentidos na Terra cinco anos atrás, em 14 de setembro de 2015.

Esse dia entrou para a história como a primeira vez em que os cientistas conseguiram detectar de  forma direta as chamadas ondas gravitacionais. E assim, a humanidade descobriu  uma nova forma de ver o Universo. Mas para explicar o que são  as ondas gravitacionais, é preciso antes falar de Albert Einstein.

Sim, o que a humanidade conseguiu observar de forma direta pela primeira vez em 2015  tinha sido previsto matematicamente 100 anos antes, na Teoria da Relatividade Geral. Aliás, nós fizemos um vídeo sobre esse assunto, depois confere lá. Dá pra saber com  mais detalhes do que a teoria trata.

Vamos deixar o link na descrição desse vídeo. Mas resumindo, segundo os cálculos de Einstein, alguns dos processos mais destrutivos que  ocorrem no Universo provocam ondulações no que geralmente chamamos de espaço, mas  que para a Física é o espaço-tempo. Essas ondas cósmicas se estendem como  as pequenas ondas produzidas quando jogamos uma pedra em uma lagoa, por exemplo.

Quer dizer, elas partem de uma fonte – neste caso, a velocidade da luz – e avançam em todas  as direções – neste caso, pelo Universo. Na verdade, todo objeto massivo que acelera  produz ondas gravitacionais. Isso inclui nossos corpos quando nos movemos, ou  os automóveis quando circulam por aí.

Mas tanto a massa quanto a aceleração dos objetos  na Terra são pequenas demais para produzir ondas gravitacionais que a gente consiga detectar. Por isso, a gente tem que recorrer a eventos cataclísmicos tão explosivos que  raramente ocorrem na nossa galáxia. Estamos falando da colisão entre buracos negros  ou entre estrelas de nêutrons, ou da explosão de uma estrela massiva ao chegar no fim de sua  vida, naquele processo conhecido como supernova.

Ainda sim, esses processos ocorrem muito,  mas muito longe mesmo da Terra. Por isso, quando as ondas gravitacionais  geradas por eles chegam por aqui, são milhões de vezes mais fracas. Mas voltando ao exemplo dos buracos negros que eu mencionei no começo do vídeo, a  quantidade de oscilações de espaço-tempo que eles geraram na Terra naquele dia de 2015 foi  mil vezes menor que o tamanho de um próton.

E é por isso que Einstein pensou que jamais  seríamos capazes de obter evidências físicas da existência das ondas gravitacionais. Mas, no fim, isso aconteceu. Para alcançar essa façanha, os  cientistas usaram um mega-aparelho muito sensível construído no Observatório por  Interferometria Laser de Ondas Gravitacionais, também conhecido como Ligo, que é sua  sigla em inglês, nos Estados Unidos.

Funciona assim: quando uma onda gravitacional  passa pela Terra, ela comprime o espaço-tempo em uma direção e o alonga em outra. E é justamente isso que o Ligo consegue detectar. Pra isso, ele conta com dois “braços” de  cerca de quatro quilômetros dispostos em forma de “L” e equipados com lasers, que emitem  feixes que viajam do centro até as pontas, espelhos e outros instrumentos de sensibilidade  extrema que captam a movimentação desses feixes.

Quando a onda gravitacional passa, ela estica um  braço e encolhe outro, digamos assim, ainda que, é claro, de forma ínfima, imperceptível,  se não fossem esses instrumentos. O observatório tem dois interferômetros a  laser separados por cerca de 3 mil quilômetros, um na cidade de Livingston, na Louisiana, e  outro em Hanford, no Estado de Washington. Graças a essa distância entre eles,  foi possível verificar que o sinal efetivamente vinha do espaço e ainda a direção  do evento que causou as ondas gravitacionais.

No caso desse primeiro registro histórico,  as ondas passaram primeiro por Livingston e, 7 milissegundos depois, por Hanford. E, devido à área do céu de onde veio o sinal, é que se soube que a colisão dos buracos  negros ocorreu há 1,3 bilhão de anos. Ou seja, num tempo em que a vida na Terra  ainda estava avançando dos organismos unicelulares aos pluricelulares.

Desde então, três dos cientistas que tiveram papel-chave na criação do  LIGO receberam o Prêmio Nobel de Física, e mais ondas gravitacionais foram detectadas. Além disso, os observatórios que já existiam foram modernizados. E há novos deles  sendo construídos para serem usados na Terra e para serem lançados ao espaço.

Com certeza é interessante comprovar que Einstein, em seus cálculos de um séculos  atrás, mais uma vez tinha razão. Mas o que existe de importante de verdade na  detecção das ondas gravitacionais é que ela abre uma nova janela para o Universo. Eu explico: antes a gente só era capaz de detectar os objetos e fenômenos que  emitiam luz ou enviavam partículas até nós.

Agora também podemos aprender com  aqueles que emitem ondas gravitacionais. Isso permite ampliar nosso conhecimento  sobre os buracos negros e seus parentes menos conhecidos, as estrelas de nêutrons. Mas também existe a possibilidade de que, na medida que os instrumentos de  detecção fiquem cada vez mais sensíveis, cheguemos a estudar os restos da radiação  gravitacional criada pelo próprio Big Bang.

A história nos indica que cada vez  que encontramos uma nova forma de ver o Universo, fazemos descobertas inesperadas. As ondas gravitacionais não serão uma exceção. Espero que vocês tenham gostado  do vídeo.

Eu fico por aqui, tchau!