Eles fizeram de novo. Após anunciar, em fevereiro passado, que as ondas gravitacionais teorizadas por Albert Einstein há um século existem, pesquisadores do mundo todo envolvidos na busca por esse fenômeno físico revelaram ontem uma segunda observação. O encontro de dois buracos negros em um distante ponto do Universo, há 1,4 bilhão de anos, gerou uma ondulação que viajou durante todo esse tempo pelo espaço até passar por nosso planeta em 26 de dezembro de 2015, sendo detectada simultaneamente pelas duas unidades Ligo (sigla em inglês para Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser), nos Estados Unidos.
Se a primeira detecção inaugurava uma forma inédita de estudar o Cosmos, a anunciada ontem, durante uma conferência à imprensa, consagra esse novo saber: a astronomia gravitacional. ;Desde a primeira detecção, sabíamos que uma ciência surgia. Agora, esperamos ver muito mais eventos desse tipo;, diz ao Correio Riccardo Sturani, pesquisador italiano envolvido na análise dos dados e integrante do ICTP Instituto Sul-Americano para Pesquisa Fundamental, centro ligado à Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). O feito faz com que circule na comunidade científica a expectativa de que o Prêmio Nobel de Física deste ano seja dado para a iniciativa.
Teoria
As ondas gravitacionais foram previstas por Eisntein a partir de seus estudos sobre a gravidade. Para o físico alemão, a força que atrai os objetos um em direção ao outro surge da distorção do espaço-tempo (segundo ele, o espaço tem na verdade quatro dimensões integradas, as três da matéria mais o tempo). Este seria uma espécie de tecido sobre o qual os corpos celestes estão dispostos.
Imagine um lençol bem esticado, sobre o qual é colocada uma bola de tênis. O pano sofre naquele ponto um afundamento. Agora, visualize uma bola de boliche ser posta perto do primeiro objeto. Mais pesada, ela forma uma depressão muito maior, fazendo com que a bola de tênis deslize em sua direção. A gravidade é isso, resultado da distorção no tecido espaço-tempo. É esse o princípio que faz a Terra atrair a Lua, e o Sol atrair ambas.
Se as coisas se dão assim no Universo, prosseguiu Einstein com seu raciocínio, a movimentação de cometas, asteroides, planetas, estrelas, galáxias etc. deve gerar ondulações no tecido, semelhantes às provocadas por uma gota que cai sobre um espelho d;água. Essas são as ondas gravitacionais, que permaneceram no campo da teoria até que sua existência foi comprovada com a primeira observação, realizada em 14 de setembro de 2015 e anunciada cinco meses mais tarde.
Fusão
Foram necessários cem anos para a comprovação porque as ondas são distorções muito, muito sutis. Os observatórios Ligo (veja infografia acima) são equipamentos a laser extremamente sensíveis e, mesmo assim, só captam as ondas geradas por eventos muito grandiosos, como a fusão de dois buracos negros, um fenômeno que libera uma energia equivalente à produzida pelo Sol durante toda sua existência.
As duas observações confirmadas até agora foram desse tipo. Na mais recente, os buracos negros tinham massas oito e 14 vezes maiores que a do Astro Rei, e geraram um outro buraco negro de 21 massas solares. Os objetos envolvidos na primeira detecção eram bem maiores, com 29 e 36 massas solares, o que, paradoxalmente, representou uma vantagem para os pesquisadores.
;Graças a suas massas menores, eles passaram mais tempo, cerca de 1 segundo, na banda sensível dos detectores. É um início promissor no mapeamento das populações de buracos negros de nosso Universo;, ressalta, em um comunicado, Gabriela Gonzalez, porta-voz da Colaboração Cientifica Ligo (LSC, na sigla em inglês) e professora de física e astronomia da Universidade do Estado da Lousiana.
Segundo Odylio Aguiar, pesquisador do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), outra instituição brasileira envolvida na iniciativa, isso significa que mais ciclos de onda puderam ser captados pelos interferômetros. Lembra a gota que cai sobre a água e gera várias ondinhas? Cada ondinha é um ciclo. ;No primeiro evento, foram registrados 10 ciclos. Nesse de agora, foram 30;, explica Aguiar, que integra a equipe internacional que elabora a segunda versão dos detectores, que devem ficar prontos em 2023. Ele trabalha no desenvolvimento de um sistema de resfriamento de espelhos ; a segunda versão dos detectores será criogênica ; e na melhoria do sistema de isolamento, que permitirá a observação de frequências abaixo de 30 hertz, ampliando a sensibilidade dos equipamentos.
Aprendizado
Como, no entanto, se observa o Universo a partir da interferência que ondas gravitacionais geram em fios de laser? O trabalho é bastante complexo, tanto que, entre uma observação e sua confirmação, vão meses de trabalho de centenas de especialistas espalhados pelo globo. Dito de forma simples, anos de física teórica geraram uma série de teorias sobre que tipo de onda gravitacional seria gerada pelo encontro de buracos negros, explosões estelares e outros eventos.
Hoje, quando uma onda é identificada, os cientistas verificam se o padrão que ela apresenta condiz com o que foi previsto. É o que permite afirmar o que gerou o sinal captado, que pode ser transformado em áudio para análises mais completas e, assim, observar o Universo por meio do som. É como se escutássemos o Cosmos.
Na segunda observação, por exemplo, foi possível até mesmo estimar a que velocidade um dos buracos negros estava girando no instante da fusão. ;Estamos começando a ter uma ideia do tipo de informações astrofísicas que podem vir de detectores de ondas gravitacionais;, diz David Shoemaker, diretor do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e do programa de construção dos detectores Ligo.
Aguiar, do Inpe, conta que, agora, a expectativa das centenas de envolvidos no projeto é a observação de ondas gravitacionais produzidas por estrelas de nêutrons, uma poderosa fonte de raios gama do Universo que intriga astrofísicos há décadas. De acordo com o brasileiro, tal observação tem o potencial de melhorar as equações físicas existentes hoje sobre o assunto, levando ao desenvolvimento de novas teorias e tecnologias.
Leia entrevista com Riccardo Sturani, diretor do grupo que integra a Colaboração Cientifica Ligo no ICTP Instituto Sul-Americano para Pesquisa Fundamental, ligado à Unesp.
Sturani participou da análise de dados que confirmou a segunda detecção de ondas gravitacionais, anunciada na quarta-feira 15.
Uma segunda detecção de ondas gravitacionais tão rápida já era esperada?
Bem, dado que nós vimos o primeiro evento nos dados colhidos durante as primeiras seis semanas analisadas, era esperado que algo novo parecesse nos três meses seguintes, embora fosse impossível afirmar se seria um, mais de um ou mesmo nenhum.
Isso significa que já estamos observando o Universo de uma nova maneira?
Desde a primeira detecção, sabíamos que uma ciência surgia: a astronomia gravitacional. Agora, esperamos ver muito mais eventos desse tipo, que nos digam quantos objetos compactos, como estrelas de nêutron e buracos negros, existem no Universo e, talvez, como eles formam pares. Também vamos continuar a melhorar os instrumentos para aumentar o número de detecções.
Qual a importância para o Brasil de ter cientistas envolvidos em uma pesquisa tão importante?
A importância é que, formando estudantes e treinando jovens pesquisadores para trabalharem numa pesquisa de fronteira, estamos formando uma excelência científica que pode motivar mais pesquisadores a se envolver em projetos ambiciosos.
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