Einstein confirmado: cientistas detectam ondas gravitacionais

Elas são as ondas que transmitem a força da gravidade. Saiba como a descoberta foi feita, e o que ela significa para a ciência.

Por Alexandre Versignassi Atualizado em 13/02/2016

ondas gravitacionaisReprodução / NASA / R. Hurt / Caltech-JPL

Encontraram ondas gravitacionais. Uhú! Mas, antes de continuar o texto, vale explicar que catzo é uma onda gravitacional. Senta aí.

As forças da natureza se manifestam na forma de ondas. O eletromagnetismo é uma dessas forças - forte a ponto de manter os ímãs presos na geladeiras e fazer sua mão doer quando você soca a mesa (graças à repulsão eletromagnética entre os átomos da sua mão e os da mesa). E ele é feito de ondas. Ondas eletromagnéticas. E elas são particularmente úteis. Celulares e TVs recebem informações codificadas em ondas eletromagnéticas - que também chamamos de "ondas de rádio". A própria luz é uma onda de rádio. O 4G do seu celular também. Este texto está na forma de ondas eletromagnéticas. Se não tivéssemos dominado essas ondas, não teríamos saído do século 19.  

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Outras duas forças, que só existem no mundo subatômico, também vêm em ondas, como o mar: a forca nuclear forte, que mantém os quarks unidos na forma de prótons, e a força nuclear fraca, a mais figurante de todas, que age na periferia dos átomos.

Mas existe um buraco nessa história. A ciência nunca detectou as ondas que deveriam formar a força mais popular das quatro que existem: a gravidade. Einstein, que reformulou a gravitação em 1916, com sua Teoria Geral da Relatividade, imaginou que a força que mantém seu traseiro na cadeira também teria de ser transmitida na forma de ondas. Ondas gravitacionais. Mas é aquela história: faltava encontrar essas ondas.

Faltava. Porque, ao que tudo indica, encontraram. A Fundação Nacional de Ciência dos EUA anunciou nesta quinta-feira que os cientistas de um observatório americano acabaram de detectar as ondas, 100 anos depois de elas terem sido previstas por Einstein. Trata-se de um observatório diferente, o LIGO (sigla para Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory). O LIGO não usa telescópios. As "lentes" dele são raios laser e equipamentos ultra-precisos para medir esses raios. O laser ali fica completamente isolado - a única coisa que poderia chacoalhar os raios seriam ondas gravitacionais. Mas até outro dia os laseres estavam quietinhos, sem acusar nada - e mantendo a ciência em dúvida sobre a própria existência das ondas de gravidade.

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Só que um evento cósmico deu uma mão. Dois buracos negros se trombaram a 1 bilhão de anos-luz de distância daqui. O evento foi para o tecido do espaço-tempo o que um mergulho de barriga é para a superfície de uma piscina: causou uma baita perturbação. Perturbação que, segundo a Relatividade Geral, voaria espaço afora na forma de ondas. Ondas gravitacionais.

Essa batida aconteceu há 1 bilhão de anos. Os reflexos dela, porém, acabarem de chegar aqui agora. E foram "ouvidos" pelo LIGO. Os lasers do laboratório balançaram, indicando que, sim, as ondas gravitacionais existem. Vai aqui um vídeo produzido pela NASA, que simula a propagação dessas ondas:

O tal "balanço" dos lasers, naturalmente, não foi uma mera sacudida. O que o equipamento faz é , primeiro, cortar um laser em dois. Depois ele reúne os dois raios num só de novo e manda para um aparelho detector, que mede o "padrão de interferência" que os lasers geram ao interagir. Se nada tiver perturbado os raios (e tudo é montado ali para que nada deste mundo os perturbe mesmo), o que chega no detector é uma fila monótona de ondas de luz, como se cada uma fosse um operário com sono na fila para bater o cartão na fábrica.

Mas quando uma onda gravitacional bate ali, a coisa muda de figura. A onda deforma o próprio espaço. Ao deformar o espaço, ela muda o comprimento do raio laser. Com esse parâmetro alterado, o padrão de interferância se transforma. A monotonia de ondas dá lugar a bagunça. É como se a fila de operários com sono tivesse se transformado no fumódromo de uma balada. 

Os equipamentos são calibrados de acordo com as equações da Relatividade Geral. A partir do grau de baderna que as ondas gravitacionais impõem ao laser, esses instrumentos conseguem dizer de que distância as ondas gravitacionais partiram, e qual a massa dos agentes que enviaram essas ondas (no caso, aqueles buracos negros em colisão). É como se o próprio Eisntein estivesse fazendo as medidas, ainda que sua presença física seja desnecessária: as equações que ele deixou fazem esse trabalho por ele. Isso é imortalidade, o resto é mitologia. 

Mas vem cá. E se o que balançou o laser foi, tipo, um caminhão passando lá perto, por mais que o laboratório fosse bem vedado? O pessoal já tinha pensado nisso. Tanto que o LIGO não é exatamente um laboratório. São DOIS laboratórios, um na Louisiana outro no Estado de Washington, a 3 mil quilômetros de distância. E o mesmíssimo padrão de interferência foi detectado nos dois. Então não, não foi um caminhão. Além disso, os laboratórios do LINGO existem desde 2002, e nunca tinham detectado nada. Não tem conversa: as ondas gravitacionais estão oficiamente descobertas.   

Mas e aí? Elas servem para alguma coisa? Por enquanto, não. Nada de realmente prático. Mas quando descobriram a força eletromagnética, no século 19, ninguém imaginava o que fazer como ela também. E hoje dependemos das ondas eletromagnéticas para tudo. Então pode esperar: talvez o celular dos seus bisnetos funcione com ondas gravitacionais, e consiga se comunicar com universos paralelos - coisa que, segundo algumas teorias, as ondas gravitacionais conseguem mesmo. Mas essa é uma história para outro post. 

Uma aplicação menos surreal é usá-las para estudar o Cosmos mesmo. Até hoje, o único jeito de examinar buracos negros, por exemplo, era de forma indireta, pelos jorros de energia eletromagnética que outros corpos expelem quando estão prestes a ser engolidos. É pouco. 

Apontar um telescópio para um buraco negro isolado nem adianta. Um buraco negro faz com a luz tal Caetano a Leonardo DiCaprio - devora. E se a coisa não reflete ou emite ondas eletromagnéticas, só engole, não tem jeito: nossos observatórios ficam de lentes (e antenas) atadas. O único jeito de observar o comportamento de um buraco em detalhes seria examinar a torrente de ondas gravitacionais que o bicho emite. Agora que sabemos que essas ondas existem, então, as portas ficaram abertas. Logo vamos poder estudar buracos negros com a mesma clareza com a qual examinamos a topografia de uma montanha. É muito.

E tem mais. O evento que mais criou ondas gravitavionais em todos os tempos foi justamente o início dos tempos. O Big Bang. Se aprendermos a detectar as ondas gravitcionais que ele produziu, poderemos entender melhor de onde viemos, e para onde vamos. Precisa mais do que isso?  

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