Parte I – O que são as ondas gravitacionais?
Para começar a falar das ondas gravitacionais, temos que voltar em 1915, quando Albert Einstein publicou a sua Teoria Geral da Relatividade, explicando a gravidade como sendo uma curvatura do espaço tempo criada pela massa e pela energia.
Em 1916, Einstein previu que objetos muito massivos se movimentando de uma determinada maneira poderiam gerar ondulação no espaço-tempo, as chamadas ondas gravitacionais. A partir de então se iniciou uma verdadeira caçada para se tentar detectar as ondas gravitacionais e provar uma das conclusões mais importantes da Teoria da Relatividade Geral.
Um ponto importante é que as ondas gravitacionais carregam consigo as informações sobre suas origens dramáticas e sobre a natureza da gravidade, propriedades que não podem ser obtidas de outra maneira.
O grande problema é detectar as ondas gravitacionais. A gravidade é a mais fraca das forças fundamentais, assim, só eventos extremos são capazes de perturbar o tecido do espaço-tempo. Nesse caso, primeiro é necessário um evento extremo no universo, por exemplo, a colisão, ou a fusão de dois buracos negros, uma erupção de supernova, ou a colisão de estrelas de nêutrons, ou seja, eventos que ocorrem com objetos compactos e muito massivos, depois é preciso identificar esse evento e então tentar medir as oscilações gravitacionais que são flutuações infinitesimais.
Parte II – O que é o LIGO e Como Ele Funciona?
O equipamento para tentar detectar as ondas gravitacionais foi então construído, o LIGO que teve sua origem em 1970 com o financiamento vindo da NSF (National Science Foundation). LIGO quer dizer, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory algo como Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser e é constituído por um par de observatórios em Terra, localizado em Hanford, Washington e Livingston, na Louisiana.
Cada interferômetro fica localizado dentro de um túnel em forma de L com um vácuo ultra-alto no seu interior e operam de maneira uníssona para detectar as ondas gravitacionais.
O próprio Einstein questionou se seria possível criar um instrumento sensível para a detecção das ondas gravitacionais.
No vértice do sistema de vácuo em forma de L, um feixe de laser é dividido em dois, cada um desses feixes viajando ao longo do braço de 4 km do L.
Os feixes passam por uma série de reflexões em espelhos precisamente configurados e posicionados e suas distâncias são precisamente medidas.
À medida que uma onda gravitacional passa pelo feixe de laser, o comprimento da trajetória muda, mesmo que seja uma mudança minúscula de um milionésimo do diâmetro de um próton, os detectores do LIGO são capazes de registrar, indicando assim a passagem de uma onda gravitacional.
O LIGO recentemente passou por uma grande atualização e se transformou no ADVANCED LIGO, só com isso foi possível realizar a descoberta anunciada.
Parte III – A Descoberta:
A muito tempo atrás, nas profundezas do espaço, dois buracos negros massivos começaram a se mover, um em direção ao outro.
A 1.3 bilhões de anos atrás, eles se fundiram a uma velocidade de impacto equivalente a metade da velocidade da luz. A colisão, perturbou o espaço-tempo, enviando ondulações, as chamadas ondas gravitacionais que então chegaram à Terra e em 14 de Setembro de 2015, às 6:51 hora de Brasília foram detectadas nos dois sensores do LIGO.
A Oscilação surgiu numa frequência de 35 Hertz e acelerou até 250 Hz antes de desaparecer 0.25 segundos depois. O aumento da frequência está relacionado com dois objetos massivos espiralando-se um em direção ao outro.
O sinal excedeu o chamado cinco sigma, uma medida estatística utilizada para estabelecer uma descoberta.
Simulações feitas em computadores revelaram que a onda veio de dois objetos, dois buracos negros com massas de 29 e 36 vezes a massa solar se espiralando um direção ao outro a uma distância de 210 quilômetros antes de se fundirem.
Somente buracos negros que são feitos de pura energia gravitacional podem empacotar tanta massa num espaço tão pequeno, disse um dos cientistas responsáveis pela descoberta.
A fusão dos dois buracos negros produziu uma incrível explosão invisível. As modelagens que foram feitas mostram que o buraco negro final totalizou 62 vezes a massa do Sol, 3 massas solares menos do que a soma dos buracos negros iniciais. Essa massa perdida, se transformou em radiação gravitacional, uma conversão de massa para energia que fez uma bomba atômica parecer um estalinho.
Por um décimo de segundo, a colisão brilhou mais do que todas as estrelas em todas as galáxias, mas somente em ondas gravitacionais.
De acordo com Kip Thorne, ele mesmo, do filme interestelar, essa foi a maior explosão já detectada pelo ser humano superada apenas pelo Big Bang.
Os resultados passaram por 5 meses de testes até serem confirmados no dia de hoje, 11 de Fevereiro de 2016.
Parte IV – Qual a Importância dessa Descoberta?
A detecção marca o triunfo de uma equipe enorme de cientistas, cerca de 1000 físicos que trabalham com o LIGO.
A detecção é o mais importante legado do LIGO, que passou por uma atualização caríssima e como sempre foi muito questionado, o LIGO hoje se chama ADVANCED LIGO.
A detecção ajuda a testar a Teoria Geral da Relatividade, até agora os físicos só estudaram a gravidade em ambientes fracos, com isso eles podem estudar a gravidade em situações extremas.
A fusão de dois buracos negros faz com que a Teoria Geral da Relatividade passe pelo seu primeiro grande teste, e tudo que Einstein calculou a 100 anos atrás agora foi confirmado e os cálculos levam a sinais idênticos aos que foram detectados, um verdadeiro milagre, de acordo com um dos cientistas.
A detecção inicia uma nova era na astronomia e na astrofísica. As ondas gravitacionais passam a ser uma realidade, e é possível explorar agora o lado contorcido do universo, ou seja, estudar, objetos e fenômenos que são feitos do epsaço tempo contorcido, e a fusão de buracos negros é só o primeiro desses objetos.
Em termos de significado e de potencial futuro a detecção das ondas gravitacionais é uma das maiores descobertas da ciência moderna. Podendo até mesmo fazer com que o ser humano seja capaz de vislumbrar como foi a criação do universo.
Edição Especial da Revista Astronomy Sobre Ondas Gravitacionais:
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