Ondas gravitacionais

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Impressão artística de um sistema binário de estrelas de nêutrons Crédito: NASA website. R. Hurt/Caltech-JPL

A existência das ondas gravitacionais é uma consequência direta da teoria da relatividade geral (RG) de Einstein finalizada no ano de 1916. Hoje, o modelo padrão para o funcionamento do universo baseia-se nessa famosa teoria. Muitas evidências a favor da RG foram acumuladas durante os 100 anos de sua formulação matemática, mas somente em fevereiro desse ano as ondas gravitacionais foram finalmente detectadas. Essas “rugas” no próprio tecido do espaço-tempo podem ser geradas por alguns fenômenos, dentre eles, pela colisão entre objetos massivos compactos, como no caso do sinal detectado pelo observatório Interferométrico de ondas gravitacionais, LIGO. Acredita-se que dois buracos negros se chocaram para formar somente um único buraco negro mais massivo a cerca de um bilhão de anos atrás. Usando uma analogia simples, podemos dizer que assim como a luz é um campo eletromagnético oscilante que se propaga pelo espaço, as ondas gravitacionais são oscilações do campo gravitacional se propagando.  A detecção dessas “rugas” abre um novo horizonte no entendimento do cosmos por nos proporcionar informações diferentes daquelas conseguidas através do estudo das ondas eletromagnéticas. Mas como as essas ondas de gravidade podem ser medidas?

O LIGO é um dos maiores observatórios do mundo destinado ao estudo de ondas gravitacionais. Mas não pensem que o LIGO abriga um telescópio astronômico daqueles aos quais imaginamos. Trata-se de dois braços preenchidos por tubos de aço de 4 quilômetros de extensão e 1,2 metros de diâmetro protegidos do mundo exterior por uma grossa camada de concreto. Como se não bastasse, um único observatório desse tipo não é suficiente para detectar as ondas de gravidade produzidas por esses eventos catastróficos no universo. A fim de evitar que o sinal seja confundido com qualquer outra vibração na Terra nas localidades do observatório, um outro deve ser construído distante o suficiente para que seja possível a confirmação do sinal como sendo o de ondas gravitacionais de forma assertiva. Esses detectores são muito sensíveis, pois se propõe a identificar sinais muito pequenos, e, portanto, podem ser perturbados por pequenas vibrações da Terra a quilômetros de distância (como, por exemplo, caminhões passando na estrada) e, consequentemente, imitar o sinal das ondas gravitacionais. No caso da detecção que ocorreu em setembro de 2015, os observatórios gêmeos, um em Hanford no estado de Washington e o outro em Livingston na Louisiana (afastados um do outro mais de 3000 quilômetros), foram responsáveis pela façanha.

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Observatório LIGO. Crédito: Caltech/MIT/LIGO Lab

As distorções causadas no espaço pela passagem das ondas gravitacionais na Terra são extremamente pequenas, fazendo com que o tamanho dos braços do LIGO oscilem com o tempo: enquanto um braço contrai o outro estica, e assim sucessivamente. Podemos dizer, a grosso modo, que os detectores do LIGO são capazes de medir variações no tamanho dos braços milhares de vezes menor que o tamanho do próton (partícula de carga positiva presente no núcleo de um átomo)! Tudo isso foi alcançado graças a uma colaboração que envolveu 15 países (dentre eles o Brasil), e centenas de cientistas, engenheiros, técnicos… Pessoas que dedicaram a vida por essa busca, e que foi finalmente alcançada, abrindo uma nova era no estudo do universo e de seus muitos mistérios. Não só a comunidade científica, mas o mundo, agradece ao esforço de todos os envolvidos. Vemos hoje, privilegiados, a história sendo feita debaixo dos nossos olhos e mais um degrau sendo subido na grande escada do conhecimento, e que, certamente, servirá de apoio para os homens do futuro.

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Charge que ilustra de forma rápida e didática o que são as ondas gravitacionais e a importância da detecção. Repost do site: http://www.phdcomics.com

Escrito por

Nascida na capital federal, morei nos EUA, Itália e atualmente me encontro no país mais populoso do mundo. Isso mesmo, estou morando na China, mais precisamente na cidade de Hefei. Sinta-se a vontade para procurar essa pequena cidade (para os parâmetros chineses) de mais de 7 milhões de habitantes no mapa. Sou formada em Física pela Universidade de Brasília e PhD em astrofísica pela universidade de Roma. Sempre ávida por dividir conhecimento, não somente no campo das ciências, mas também as minhas experiências pessoais , preferências literárias, etc. O leque é muito grande, então por simplicidade, digamos que gosto de debater sobre tudo e sobre nada, sobre qualquer coisa der na telha.

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