Marcelo M. Guimarães
14/02/2016

Sinais medidos pelo LIGO em setembro de 2014. No primeiro painel temos o sinal medido pelo interferômetro em Hanford, Washington e no painel do centro vemos o sinal medido pelo interferômetro de Livingston, Louisiana. O último painel mostra os dois sinais sobrespostos. Crédito: Caltech/MIT/LIGO Laboratory.
Sinais medidos pelo LIGO em setembro de 2014. No primeiro painel temos o sinal medido pelo interferômetro em Hanford, Washington e no painel do centro vemos o sinal medido pelo interferômetro de Livingston, Louisiana. O último painel mostra os dois sinais sobrespostos. Crédito: Caltech/MIT/LIGO Laboratory.

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).

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