E saiu a tão esperada coletiva de imprensa nos EUA. E quem apostou comigo ganhou. E a ciência como um todo ganhou: ondas gravitacionais finalmente foram detectadas!
E por que tanta onda com essa detecção?
É assim. Em 1905, Albert Einstein publicou um trabalho sobre ondas eletromagnéticas que acabou conhecido como a Teoria da Relatividade Restrita que tratava, entre outras coisas, de dilatação do tempo, contração do espaço, relação entre massa e energia e corpos acelerados em altas velocidades. Apesar do sucesso da teoria em corrigir a mecânica newtoniana para casos em que os corpos estejam submetidos a velocidades altíssimas, Einstein não estava satisfeito com sua aplicação para os casos em que a força da gravidade fosse muito forte. Sentia que sua teoria ainda não estava fechada e iniciou os estudos para generalizá-la. Finalmente, em 1916, Einstein publica sua Teoria da Relatividade Geral, onde faz um tratamento do espaço-tempo (tempo e espaço estão acoplados formando uma espécie de tecido, que pode ser esticado e contraído), resolvendo as questões que ele não tinha tratado na Relatividade Restrita. A Relatividade Geral trata essencialmente do comportamento da força gravitacional, a mais esquisita das 4 forças da natureza.
Da teoria de 1916 foi que surgiu o conceito do Big Bang, apesar de que a ideia geral já existia há mais tempo, de que o universo está em expansão e da existência dos buracos negros, entre outras consequências. Entre elas está a emissão de ondas gravitacionais.
De acordo com a teoria de Einstein, todas as vezes que corpos com grandes massas se movimentam eles perturbam o espaço-tempo, tratado como ‘tecido’ e emitem radiação sob a forma de ondas gravitacionais. A história toda não é fácil de se entender, demorou um tempo para que os outros físicos do planeta se tocassem dessa consequência da sua teoria e muitos se recusaram a aceitá-la! A Relatividade Restrita já mexeu nos alicerces da física, a Geral trocou esses alicerces. Passados 100 anos da publicação da teoria, muita gente ainda torce o nariz para ela.
Aos poucos, a Relatividade Geral foi sendo testada e foi sobrevivendo aos mais variados testes. As ondas gravitacionais previstas também precisavam ser detectadas, se elas não existissem, a teoria poderia ter outros furos e iria precisar ser reformada. A grande questão é que as tais ondas são tipo dez mil vezes menores que o núcleo de um átomo. As perturbações provocadas pela passagem de uma onda são mil vezes menores que um próton! Na teoria, detectar uma coisa dessas é até fácil, o instrumento tem sido usado já há mais de cem anos, mas como fazer na prática ele trabalhar em escalas subatômicas?
Assim nasceu o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser (LIGO) nos anos 1970, idealizado por 3 físicos teóricos de renome: Kip Thorne, Rayner Weiss e Ronald Drever. Quando o três submeteram o pedido de financiamento para o LIGO, os maiores críticos do projeto estavam entrem os astrofísicos, acredite. A comunidade norte americana não acreditava que nenhum instrumento seria capaz de chegar a tamanha precisão e pior, que a detecção não teria serventia para estudar o universo, somente para confirmar um “detalhe” da teoria.
Muitas idas e vindas e o LIGO entrou em operação em 2002 e realmente não teria condições de detectar nenhuma marolinha gravitacional, a menos que fosse um evento-monstro aqui na esquina. Quais seriam os eventos que gerariam ondas gravitacionais apreciáveis? Explosões de supernovas, pares de estrelas de nêutrons, hipernovas e o evento mais energético do universo, a colisão de dois buracos negros.
O LIGO sofreu um upgrade e passou a funcionar em estado avançado em setembro de 2015 e já no dia 14 do mesmo mês os cientistas envolvidos se depararam com um sinal promissor. As duas instalações do observatório reportaram a detecção e os testes começaram. No post de ontem eu contei toda a história por trás dos rumores não confirmados que tiveram fim nessa quinta-feira última. Realmente, o time do LIGO havia detectado uma colisão entre dois buracos negros com massa de 29 e 36 vezes a massa do Sol, liberando mais energia do que todas as estrelas do universo conhecido! Ou seja, logo nos primeiros dias de operação, o evento mais energético do universo já havia sido detectado. Como diz o filósofo, a sorte acompanha o craque!
E o que a detecção das ondas gravitacionais vai nos render?
Esse era o teste final e mais difícil da Relatividade Geral. Se alguém gastava tempo e energia para tentar encontrar algum furo nela, melhor começar a fazer algo de útil. As ondas também resolveram a questão da existência dos próprios buracos negros. Acredite que até isso era duvidado pro vários físicos e astrofísicos. E na prática, mostrou que detectores de sinais tão ínfimos são possíveis de serem construídos.
Além disso tudo, a confirmação da existência de ondas gravitacionais abre uma nova janela para a astrofísica. A radiação gravitacional é a única capaz de nos mostrar a cara do universo assim que ele foi criado, nem mesmo a radiação cósmica de fundo, um fóssil do Big Bang pode fazer isso, pois ela foi emitida quando o universo tinha 380 mil anos de idade. A radiação gravitacional emitida nos primeiros instantes de vida do universo pode trazer informações sobre o estado dele naquela época. Como seria um universo do tamanho de escalas atômicas, quando a mecânica quântica ditava as regras? Aliás, a grande frustração de Einstein foi não ter conseguido unificar a sua Relatividade Geral com a nascente mecânica quântica, na verdade, ninguém até hoje foi capaz disso. De mera especulação, a astrofísica de ondas gravitacionais virou realidade hoje.
O prêmio Nobel de física deste ano é praticamente certo para a tríade de físicos que propôs o LIGO. Normalmente a Academia Sueca de Ciências espera um pouco para depurar as grandes descobertas, mas como Ronald Drever está mal de saúde (ele nem participou da coletiva) pode ser que as coisas saiam mais rápido do que o normal.
Alguns anos atrás tivemos a confirmação da existência do bóson de Higgs, fundamental para o modelo padrão de física de partículas. Esse ano já tivemos a detecção das ondas gravitacionais, teste final da Relatividade Geral. Que tempos interessantes estamos vivendo!
Ilustração: A. Simonnet (SSU)
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