Onda de Festa

11 de Fevereiro de 2016 vai ficar na história da ciência mundial!

Este foi o dia em que um grupo de mais de 1000 cientistas anunciou que tinha detectado, pela primeira vez, as ondas gravitacionais previstas por Albert Einstein cem anos antes.

O entusiasmo foi contagiante, mas levou a uma pergunta por muitas pessoas: o que são essas ondas gravitacionais e porque é que o mundo científico está em festa?

Comecemos então pelo princípio e por uma explicação que, espero, seja em boa medida correcta e compreensível por todos.

 

Ondas gravitacionais previstas por Einstein (900x600)

Esta visualização elaborada em 2008 mostra o que Einstein descreveu. Para a obter, e simular a fusão de dois buracos negros, recorreu-se ao super-computador Columbia do NASA Ames Research Center. (Crédito: Henze/NASA)

 

Observamos ondas em muitos contextos e com vários sentidos. Junto a um lago, podemos observar as ondas que se formam quando atiramos uma pedra à água – ondas líquidas; num concerto, ouvimos ondas sonoras – ondas de ar; através dos nossos olhos observamos o efeito das ondas electromagnéticas da luz visível; com telescópios diversos, observamos ondas electromagnéticas de outras gamas que nos dão a conhecer muito mais do universo. Ora, as ondas gravitacionais não são mais do que ondulações no espaço-tempo.

 

E o que é o espaço-tempo?

O conceito de espaço-tempo foi introduzido por Einstein, que nos demonstrou que o espaço tridimensional, que todos conhecemos intuitivamente, está interligado com o tempo (uma variável com uma só dimensão). Unindo os dois conceitos, temos uma variável com quatro dimensões: o espaço-tempo.

A gravidade de corpos massivos, como o Sol e a Terra, distorce o espaço-tempo (aqui representado como uma malha verde). Albert Einstein demonstrou este fenómeno com a Teoria da Relatividade Geral. (Crédito: LIGO)

A gravidade de corpos massivos, como o Sol e a Terra, distorce o espaço-tempo (aqui representado como uma malha verde). Albert Einstein demonstrou este fenómeno com a Teoria da Relatividade Geral. (Crédito: LIGO)

Podemos imaginar o espaço-tempo como se fosse um pedaço de tecido e, assim, visualizar melhor como espaço-tempo é deformado pela massa dos objectos. (Esta deformação é a força da gravidade descrita anteriormente por Newton.) Einstein previu então que certos fenómenos não só deformariam o espaço-tempo como dariam origem a ondulações nesse mesmo espaço-tempo: as ondas gravitacionais. Foi um desses fenómenos que os cientistas do LIGO mediram: a colisão de dois buracos negros. Foi um acontecimento tão massivo e dramático que gerou ondas gravitacionais tão fortes que alcançaram e foram medidas na Terra mais de mil milhões de anos depois! Mas ainda assim, são ondas muito difíceis de detectar.

 

E como se detectam estas ondas?

Bom, essa é a parte complicada e por isso tardou cem anos a ser alcançada!

As ondas deformam o espaço-tempo, mas são tão tão débeis que foi necessário construir um enorme instrumento com a sensibilidade suficiente para detectar: o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). O LIGO é um observatório a partir do qual saem dois “braços” perpendiculares com exactamente quatro quilómetros de comprimento. O impacto da onda gravitacional faz com que um dos braços fique mais curto e o outro mais longo. Para medir essa diferença (diminuta) recorreu-se a um interferómetro laser capaz de detectar variações equivalentes a centésimos do diâmetro de um protão!

Este vídeo, narrado por David Reitze (LIGO), faz uma viagem de 1300 milhões de anos e mostra como é que foi feita a detecção das ondas gravitacionais no LIGO:

 

E porque é que esta observação é tão importante?

Uma forma de olhar para esta descoberta é pensar num ser humano surdo durante toda a sua vida que aprendeu a ler lábios. Já há muito tempo que tem uma vida normal, conversa com quem quer e compreende o que lhe dizem, mas nunca está 100% seguro que compreendeu tudo. Em Setembro, ligou-se um aparelho auditivo-xpto e o surdo começou a ouvir. A sua primeira reacção é de espanto: afinal a leitura de lábios estava quase sempre correcta, ele sempre percebeu o que lhe diziam e está fascinado com a sua presciência. Está extasiado porque afinal não estava louco e percebia quase tudo.

Assim estão os cientistas por estes dias: encontraram um novo sentido para explorar o universo! Até agora, só o podiam ver; a partir de agora, também o podem ouvir!

 

Recomendo ainda este vídeo do PHD Comics, que tem uma explicação simples e animada:

 

Uma versão simplificada deste artigo foi anteriormente publicada na
imprensa através do projecto “Ciência na Imprensa Regional“.

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