Cientistas detectam ondas gravitacionais previstas por Einstein em descoberta histórica

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Em um marco para a física e a astronomia, cientistas de vários países anunciaram nesta quinta-feira (11) a detecção de forma direta das ondas gravitacionais, ondulações do espaço-tempo que foram previstas por Albert Einstein há um século.

“Este passo marca o nascimento de um domínio inteiramente novo da astrofísica, comparável ao momento em que Galileu apontou pela primeira vez seu telescópio ao céu” no século 17, disse France Cordova, diretora da Fundação Nacional Americana de Ciências (National Science Foundation), que financia o laboratório Ligo.

Dois buracos-negros se chocaram há 1,3 bilhão de anos. O cataclismo lançou estas ondas em todas as direções até que chegaram à Terra no dia 14 de setembro,quando foram captadas por instrumentos instalados nos Estados Unidos, informaram cientistas durante uma coletiva de imprensa em Washington.

A descoberta, que coroa esforços de décadas, confirma uma previsão feita por Albert Einstein em sua teoria geral da relatividade de 1915.

Entenda as ondas gravitacionais

Imagine-se à beira de uma piscina, prestes a dar um mergulho. Ao pular na água, independentemente do seu peso, você criará um movimento de onda. No espaço, o movimento [e o choque] dos objetos causa um “efeito de onda”, ou distorção, comparável -- neste caso “onda gravitacional”.

Apesar desta explicação simplificada parecer óbvia, captar estas ondas não é tão simples. Isso porque os rastros dos movimentos e choques entre os corpos espaciais são quase imperceptíveis à nossa tecnologia. O laboratório Ligo (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) foi tido como a maior esperança desta captação e, ainda assim, precisava basicamente de um grande evento espacial, que gerasse ondas mais robustas –um choque de dois buracos negros.

Como funciona o Ligo

O Ligo, que permitiu a primeira observação direta das ondas gravitacionais, é o maior detector em todo mundo deste misterioso fenômeno e é capaz de realizar um dos experimentos mais complexos da ciência moderna.

É formado por dois interferômetros gigantes a laser, que permitem medições extremamente precisas das interferências de ondas.

Esses dois dispositivos, que medem cerca de quatro quilômetros de comprimento, são separados por 3.000 quilômetros: um está localizado em Livingston, no estado da Louisiana, no sul dos Estados Unidos, e outro em Hanford, no estado de Washington, no noroeste do país.

Para localizar as ondas gravitacionais, estes aparatos utilizam as propriedades físicas da luz e do espaço.

A equipe de cientistas responsável pelo Ligo trabalha em estreita colaboração com os pesquisadores do detector franco-italiano Virgo, situado perto de Pisa, na Itália, e que deverá estar plenamente operacional no final deste ano.

Um interferômetro como os do Ligo ou o projeto Virgo consiste em dois braços perpendiculares longos: os do Ligo têm quatro quilômetros e os do Virgo três. Em cada braço circula um feixe de laser que se reflete no espelho localizado em cada extremidade.

Quando uma onda gravitacional chega, o alongamento e a compressão do espaço resulta num alongamento ou compressão dos braços do interferômetro. Assim, quando o braço é esticado o outro é comprimido, e vice-versa.

Uma vez que o comprimento dos braços do interferômetro variam de modo quase imperceptível, o tempo necessário para que o feixe de laser percorra a distância é medido na saída do instrumento.

Segundo os cientistas, a onda de gravitacional detectada diretamente pelo Ligo em 14 de setembro de 2015 produziu uma diferença de cerca de uma centena de milionésimo do tamanho de um átomo.

Para uma observação desta natureza, os detectores devem combinar extrema sensibilidade com uma enorme capacidade de identificar vários sinais sonoros, como o som dos próprios instrumentos e do ambiente, e distinguir esta cacofonia com a característica única de uma onda gravitacional.

Assim, as equipes do Ligo e do Virgo realizaram inúmeros testes, independentes e exaustivos, que permitiram concluir com alto grau de certeza que o fenômeno detectado em 14 de setembro era uma onda gravitacional.

Os sinais gravados em Hanford e Livingston foram poderosos o suficiente para se destacar claramente acima do nível de ruído de fundo quando a detecção ocorreu. Os cientistas compararam este momento a uma gargalhada que é ouvida com clareza em um ambiente cheio de pessoas conversando.

Os cientistas do Ligo realizaram uma análise estatística destes ruídos registrados durante 16 dias no mês seguinte à constatação de que os dois interferômetros funcionaram de forma estável.

Assim, determinaram que o sinal da onda gravitacional foi o mais claramente observado pelos dois detectores em todo esse período.

Para esses especialistas, a probabilidade de que uma flutuação aleatória ocorra simultaneamente com a detecção das ondas gravitacionais era inferior a 1 em dados de 200.000 anos de dados. Portanto, concluíram que a detecção direta de 14 de setembro é muito real.