Ondas gravitacionais: Entenda o que são e qual a importância da descoberta.

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Einstein e seu assombroso legado científico: Previsão teórica confirmada 100 anos depois.

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Confirmando rumores que circulavam há alguns dias, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (Ligo, sigla em inglês), dos Estados Unidos, anunciou hoje (11) a descoberta das ondas gravitacionais previstas, há um século, pela Teoria da Relatividade de Albert Einstein.


A novidade foi publicada na revista científica Physical Review Letters e divulgada simultaneamente nos EUA e na cidade de Cascina, na Itália, onde está o projeto Virgo, colaborador das pesquisas do Ligo.

É a primeira detecção direta das ondas gravitacionais e abre um novo capítulo na astronomia.
Fulvio Ricci. Cientista italiano e coordenador do Virgo

Previstas há um século por Einstein, as ondas gravitacionais são ondulações no tecido do espaço-tempo provocadas por eventos cósmicos violentos, como quando se atira uma pedra em uma lagoa.

No caso das ondas descobertas pelo Ligo, a origem do fenômeno está na colisão entre dois buracos negros ocorrida 1 bilhão de anos atrás. Ou seja, para a física a novidade é duplamente surpreendente, já que também dá a primeira prova direta da própria existência dos buracos negros.

Observamos o primeiro evento em absoluto no qual uma colisão não produz dados observáveis, a não ser por meio das ondas gravitacionais. Durou uma fração de segundo, mas a energia emergida foi enorme, equivalente a três massas solares.

Os dois buracos formavam um "casal", ou seja, um sistema binário no qual um orbitava em torno do outro.

Tinham uma massa de 29 a 36 vezes superiores à do Sol. Se aproximaram a uma velocidade impressionante, próxima daquela da luz. Quanto mais se aproximavam, mais amplo e frequente ficava o sinal, como um zumbido agudo. Então ocorreu a colisão, um gigantesco choque no qual se formou um único buraco negro.



O primeiro sinal que confirma a existência das ondas gravitacionais foi detectado pelo Ligo em 14 de setembro de 2015, dentro de uma janela de apenas 10 milissegundos, na Europa, pelo italiano Marco Drago, enquanto se encontrava na cidade alemã de Hannover. A descoberta ocorre três meses depois do centenário da Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein, que revolucionou a compreensão do universo.

Desde já, a novidade é forte candidata e levar o prêmio Nobel de Física em 2016.

A seguir, uma explanação da PHD Comics em vídeo, sobre as ondas gravitacionais. Legendas em português, com algumas correções, transcritas abaixo.

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O que é uma onda gravitacional?


É uma ondulação no tecido do espaço tempo. Imagine que o espaço seja um lençol gigante de borracha: objetos que possuem massa deformam o lençol de borracha como uma bola de boliche em um trampolim.

Quanto maior a massa, maior é a curvatura e a distorção do espaço pela gravidade Por exemplo, a Terra gira em torno do sol, porque o sol tem a massa muito grande, que causa uma grande distorção no espaço a seu redor Se você tentar se mover em linha reta ao redor desta grande distorção, você na verdade estará se movendo em um círculo.

Assim funcionam as órbitas: na verdade não existe nenhuma força puxando os planetas em torno deles, somente a curvatura do espaço.

Ondas gravitacionais são produzidas onde quer que haja massas aceleradas modificando a distorção do espaço.

Qualquer coisa que possui massa e/ou energia pode produzir ondas gravitacionais.

Se você e eu começássemos a dançar ao redor um do outro, poderíamos produzir ondulações no tecido do espaço tempo.

Mas estas seriam extremamente pequenas, praticamente inobserváveis.

A gravidade é muito fraca em relação às outras forças do Universo, então você precisa algo muito, muito massivo, movendo-se muito muito rápido, para fazer grandes ondulações suficientemente grandes a serem detectáveis.

Como você observaria uma ondulação no espaço? Se o espaço entre você e eu se esticasse ou comprimisse, não notaríamos se tivéssemos feito marcas em nosso lençol de borracha metafórico usando, por exemplo, rochas igualmente espaçadas.

Porque essas marcas também se afastariam umas das outras.

Mas tem uma régua que não se estica, aquela que utiliza a velocidade da luz.

Se o espaço entre dois pontos se estica, a luz levará mais tempo para ir de um ponto ao outro. E se o espaço se contrai, a luz leva menos tempo para atraversar os dois pontos.

Aqui entra em jogo o experimento LIGO.

O experimento possui túneis com 4km de extensão e utiliza laser para medir as mudanças na distância entre as extremidades dos túneis.

Quando uma onda gravitacional passa através deles, ela estica o espaço em uma direção e comprime o espaço na outra.

Medindo a interferência dos lasers quando eles quicam entres pontos diferentes, os físicos podem medir com muita precisão se o espaço foi esticado ou comprimido.

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E a acurácia necessária é incrível.

Para detectar uma onda, você tem que ser capaz de dizer quando alguma coisa muda no comprimento por partes de 1023.

É como ser capaz de distinguir que um palito de um sextilhão de metros de comprimento tivesse encolhido 5mm.

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Medindo o quase imperceptível: Animação mostra a dimensão do que pode ser medido pelo LIGO. Ampliando-se um átomo de hidrogênio até vermos a borda de um próton, podemos observar a diminuta vibração detectada. Fonte: LIGO Laboratory

O efeito das ondas gravitacionais é tão facilmente confundível com ruídos randômicos que você precisa de uma técnica refinada de análise de dados.

Os cientistas esperam identificar os traços das ondas gravitacionais comparando as marcas medidas nos experimentos com as marcas esperadas para ondas gravitacionais.

É como tentar reconhecer uma canção sussurrada em uma festa barulhenta.

Muito, muito barulhenta.

Imagine que depois de uma vida de surdez, de repente você volta a ouvir.

Você seria capaz de explorar o Universo de uma maneira completamente nova.

Por isso a detecção das ondas gravitacionais é tão importante.

É um modo completamente novo de estudar o Universo. A cada momento que surge uma nova maneira de observar o Universo, descobrimos coisas inesperadas.

Isso é exatamente sobre olhar coisas novas, coisas cuja existência ignorávamos, examinando as fronteiras de nosso conhecimento da física e testando nossas teorias sobre o funcionamento do Universo.

Fonte: Agência Brasil, Youtube
[Visto no Brasil Acadêmico]

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