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Detecção histórica de ondas gravitacionais confirma predição de Einstein

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12 de Fevereiro de 2016
Ilustração das ondas gravitacionais produzidas por dois buracos negros, detectadas pelo experimento LIGO
Créditos: Swinburne Astronomy Productions

A Teoria Geral da Relatividade foi apresentada no início de 1916 por Albert Einstein. Um de seus aspectos fundamentais é que o espaço e o tempo não são entidades separadas e imutáveis, mas unidas no que o sábio alemão chamou de contínuo espaço-tempo. Einstein também determinou que espaço e tempo são relativos, dependendo da posição e velocidade do observador. Assim, demonstra-se que a falácia da "passagem da terceira para a quarta dimensão" não existe, visto que já habitamos um universo quadridimensional, com três dimensões materiais e uma temporal. Einstein demonstrou que a presença de massa distorce o espaço-tempo, e tal distorção é o que chamamos gravidade.

Albert Einstein igualmente previu que objetos com massa, acelerando ou desacelerando, produziriam ondas gravitacionais da mesma forma que uma pedra lançada em um lago produz ondulações em sua superfície. A Relatividade já passou por todos os testes feitos para comprovar seus efeitos, sendo um dos exemplos os aparelhos de GPS. O tempo para os satélites do sistema passa de forma diferente para os dispositivos utilizados na superfície da Terra, e se esse fenômeno não for levado em conta, o sistema simplesmente não funcionará. A última predição da Relatividade que faltava ser comprovada eram as ondas gravitacionais, que foram finalmente detectadas em 14 de setembro de 2015, no Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser (LIGO), descoberta que foi anunciada neste último 11 de janeiro.

O LIGO é composto por dois imensos detectores, um situado em Livingston, Louisiana, e o outro em Hanford, no estado norte-americano de Washington. As ondas detectadas foram produto da colisão entre dois buracos negros, localizados a 1,3 bilhões de anos-luz de distância. Ou seja, o fenômeno aconteceu nessa época muito afastada no passado, quando a Terra era habitada somente por microorganismos. Cada buraco negro, com 29 e 36 vezes a massa do Sol respectivamente, circulava em torno de um centro de gravidade comum aos dois, com velocidade crescente até se fundirem em um único buraco negro. Durante a colisão o equivalente a três vezes a massa do Sol foi convertido em ondas gravitacionais, gerando um pico de energia de 50 vezes a de todo o Universo observável. Essa energia chegou à Terra e foi detectada pelo LIGO, sendo cada sensor formado por um túnel em forma de L, com três quilômetros de largura.

REVOLUCIONANDO A MANEIRA COMO OBSERVAMOS O UNIVERSO

Em cada sensor, um feixe de raios laser é dividido em dois, seguindo por dois caminhos diferentes. Ao final dos túneis espelhos os refletem e os raios tornam a se combinar. Quando uma onda gravitacional passa pedlo sensor, ela distorce os túneis, encolhendo um e esticando o outro. Como consequência um dos raios percorre um caminho maior, e o outro uma distância menor, e eles terminam por se combinar de forma diferente, interferindo um no outro ao invés de se cancelarem. Como as ondas gravitacionais afetam os dois sensores do LIGO, afastados cerca de 3.000 km um do outro, os cientistas têm razoável segurança de serem elas mesmas as responsáveis. É importante salientar que tal efeito é extremamente pequeno, cerca de um milésimo do tamanho de um próton, a partícula elementar positiva que reside no núcleo dos átomos. Como são dois detectores, também se pode determinar por triangulação a origem das ondas gravitacionais.

crédito: Arquivo
Albert Einstein, cuja Teoria da Relatividade mais uma vez foi comprovada de forma irrefutável
Albert Einstein, cuja Teoria da Relatividade mais uma vez foi comprovada de forma irrefutável

O experimento contou com a participação de mais de mil cientistas ligados a 90 intituições de pesquisa e universidades de 15 países. O Brasil esteve representado por Odylio Denys de Aguiar, Marcio Constâncio Júnior, César Augusto Costa, Allan Douglas dos Santos Silva, Elvis Camilo Ferreira e Marcos André Okada, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), e Riccardo Sturani, pesquisador do Instituto de Física Teórica da Universidade Estadual Paulista (IFT-Unesp), por meio de projetos apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). Nossas pesquisas atuais do Universo têm se baseado na detecção de ondas eletromagnéticas, como a luz, infravermelho, ultravioleta, raios gama e X e ondas de rádio, que podem ser distorcidas por astros, nuvens de poeira e outros fenômenos. As ondas gravitacionais, por sua vez, chegam até nós intocadas, exatamente com o mesmo formato com que foram produzidas. Os próprios buracos negros poderão ser estudados com muito maior precisão, colhendo as informações trazidas pelas ondas gravitacionais. Até mesmo o início do Universo, o Big Bang, poderá ser esquadrinhado com maior precisão, e a comunidade científica em sua totalidade está saudando o início de uma nova era na busca do conhecimento.

Visite o site do projeto LIGO

Confira o artigo de 1916 revisado pelo próprio Albert Einstein

Vídeo no qual cientistas explicam a descoberta

Infográfico: o que são ondas gravitacionais

Infográfico explicando o funcionamento do LIGO

Visite o site da Fapesp

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