Marcelo M. Guimarães
14/02/2016
Foi em 11 de Fevereiro de 1916 [1] que Albert Einstein, usando sua recém escrita Teoria da Relatividade Geral [2 e 3], previu a existência de um tipo completamente diferente de onda.
Diferente das ondas sonoras que se propagam nos gases, em líquidos e sólidos, diferente das ondas eletromagnéticas que não precisam de nenhum meio para se propagar, as ondas gravitacionais, propôs Einstein, seriam perturbações no próprio espaço-tempo. Em 1905, com a Teoria da Relatividade Restrita [4], Einstein deu fim à noção de espaço absoluto e tempo absoluto, passando a existir apenas uma entidade: o espaço-tempo. Durante 1915 e nos anos seguintes, Einstein conseguiu descrever a Força Gravitacional, uma das 4 forças fundamentais da natureza, como a curvatura do espaço-tempo, causada pela presença de massa e energia, conceitos que também desde 1905 deveriam ser tratados como um só, na sua famosa equação E = mc2.
Cem anos depois, em 11 de fevereiro de 2016, a equipe do LIGO, acrônimo para Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory, anunciou que detectou diretamente a existência de ondas gravitacionais [5]. A espera de 100 anos havia acabado e Einstein estava certo, mais uma vez.
Ondas gravitacionais já haviam sido usadas anteriormente, nas décadas de 1970 [6] e 1980 [7], para explicar o decaimento da órbita de pulsares binários. Entretanto, essa é uma medida indireta. O sinal detectado pelo LIGO é proveniente da coalescência (fusão) de dois buracos negros, com massas de 36 e 29 massas solares. O resultado da coalescência é um buraco negro com 62 massas solares, significando que aproximadamente o equivalente a 3 massas solares foram convertidas em energia na forma de ondas gravitacionais. O segundo resultado importante desse experimento é a confirmação direta da existência de buracos negros, mais um triunfo para a Relatividade Geral.
Para realizar tamanho feito, os 2 interferômetros possuem braços de 4km de extensão e estão localizados em cidades americanas distantes cerca de 3.000 km. A certeza na detecção do sinal vem do fato de que os 2 interferômetros mediram o mesmo evento, com uma diferença de apenas 7 milisegundos, tempo necessário para a onda gravitacional ir de uma cidade à outra.
Uma nova janela acaba de ser aberta para a observação do Universo. Há mais de 400 anos Galileu Galilei apontou sua luneta para o céu e a humanidade nunca mais foi a mesma. Vivemos o mesmo momento, uma nova forma de enxergar o Universo foi inventada. Quais novos fenômenos iremos descobrir? Quais novas perguntas surgirão? O futuro é promissor, não estamos mais restritos à luz das estrelas, agora podemos usar a própria gravidade para observar o Universo.
[1] A Einstein. Näherungsweise Integration der Feldgleichungen der Gravitation (1916).
[2] A Einstein. Feldgleichungen der Gravitation (The Field Equations of Gravitation). Preussische Akademie der Wissenschaften, Sitzungsberichte, part 2, 844-847 (1915).
[3] A Einstein. Grundlage der allgemeinen Relativitätsctheorie (The Foundation of the General Theory of Relativity). Annalen der Physik 49, 769 (1916).
[4] A Einstein. Zur Elektrodynamik bewegter Körper (On the Electrodynamics of Moving Bodies). Annalen der Physik 17, 891 (1905).
[5] BP Abbot et al. Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger. Physical Review Letters 116, 061102 (2016).
[6] RA Hulse and JH Taylor. Discovery of a Pulsar in a Close Binary System, Bulletin of the American Astronomical Society 6, 453 (1974).
[7] JH Taylor and JM Weisberg. A new test of general relativity – Gravitational radiation and the binary pulsar PSR 1913+16. The Astrophysical Journal 253, 908 (1982).
Como citar este artigo: Marcelo M. Guimarães. Einstein acerta de novo: ondas gravitacionais são reais. Saense. URL: http://www.saense.com.br/2016/02/einstein-acerta-de-novo-ondas-gravitacionais-sao-reais/. Publicado em 14 de fevereiro (2016).
Parabéns Marcelo pela brilhante explicação.
Muito bom Marcelo
Parabéns, Marcelo! De maneira simples e direta, explicou um dos maiores feitos da tecnologia atual que corrobora a teoria proposta pela mente brilhante do Einstein.
Parabéns! Brilhante sua habilidade de traduzir um assunto tão complexo para a compreensão de qualquer leitor!
Parabéns pela explicação clara e direta, meu irmão!
Brilhante!
Maravilhosa descoberta, e excelente artigo!
Fiquei com uma dúvida: essa energia imensa, quase três sóis, foi liberada de uma vez só nesse curto espaço de tempo que o gráfico mostra (menos de meio segundo)?
Olá Uriel. À medida que os buracos negros foram se aproximando, e acelerando, ondas gravitacionais foram emitidas a custo de energia do sistema. Contudo, é durante a fusão dos dois buracos negros que a amplitude das ondas atinge o máximo e essa quantidade enorme de massa foi convertida em energia. Como buracos negros não emitem nenhum tipo de radiação eletromagnética (a radiação de Hawking não foi ainda detectada), essa energia foi parar na deformação do espaço-tempo, na forma de ondas gravitacionais. Como as ondas gravitacionais não interagem com a matéria, elas não perdem energia e continuam se propagando pelo Universo. Toda essa energia gerada no instante da fusão dos 2 buracos negros está distribuída em uma frente de onda gravitacional esférica com aproximadamente 1.3 bilhões de anos-luz de raio.