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Einstein e o bê-á-bá das ondas gravitacionais
Por Juan Mattheus
10/07/2016

Muito se tem falado sobre ondas gravitacionais nos últimos tempos. Manchetes alardeiam que cientistas conseguiram detectar tais ondas, que existiam antes somente em teoria. Mas você realmente sabe o elas são?

Para entender melhor as ondas gravitacionais, é preciso lembrar de uma outra descoberta que mudou a história da física moderna. Albert Einstein, o famoso cientista que tem suas fotos mostrando a língua por aí, desenvolveu o que ele chamou de teorias da relatividade. Essa teoria é dividida em duas: a Teoria da Relatividade Restrita e Teoria da Relatividade Geral.

A Teoria da Relatividade Restrita redefiniu os conceitos existentes de espaço e de tempo explicados por Newton. Segundo Newton, o espaço e o tempo eram independentes um do outro. Já para Einstein, os dois estão ligados profundamente.

Ainda segundo essa teoria, somos regidos por uma força gravitacional de quatro dimensões (tamanho, largura e profundidade e mais o tempo, como a quarta dimensão). É nessa teoria que também está contida a ideia de que a velocidade da luz não pode ser mudada, e que é o tempo que deve se adequar a ela. Tira-se a ideia de que o tempo passa igual para todos e o coloca de forma relativa, ou seja, que ele passa diferente para todos.

O funcionamento da gravidade

A famosa Lei da Gravitação Universal de Newton explica a gravidade de forma bem simples: o Sol atrai a Terra e a Terra atrai a Lua e tudo ao seu redor – entretanto, Newton não sabia explicar como essa força se formava. Einstein, por sua vez, apresentou uma segunda teoria da relatividade, que denominou de Teoria da Relatividade Geral. Com ela, conseguiu explicar como a gravidade funciona, de fato. Segundo ele, tudo que possui massa distorce o espaço-tempo só por existir, e, quanto maior for essa massa, mais distorcido ele fica.


Imagem que representa o espaço-tempo sendo deformando, criando, assim, o efeito de gravidade. Fonte: Wayki

Podemos usar como exemplo o Sol – que, por ter uma massa muito grande, “afunda” o espaço-tempo, deformando-o, o que acaba por atrair a Terra, que também deforma o espaço-tempo, atraindo a Lua. Nesse movimento, a Terra orbita o Sol e a Lua orbita a Terra, como consequências das deformidades que suas massas causam ao tecido.

Pode ser complicado entender, então, imagine esse espaço-tempo como um lençol bem esticado e liso. Se for colocada uma bola de metal no centro desse lençol, o pano irá afundar e deformar a estrutura esticada e lisa, correto? Agora imagine uma bolinha de gude sendo colocada na borda desse lençol. Ela, consequentemente, escorregaria pela deformação em direção à bola de metal, ou seja, seria puxada em direção ao objeto de maior massa. Criando, assim, o efeito de gravidade.

Ondas que se propagam

A partir dessas percepções, Einstein também teorizou que, quando algum objeto se move no espaço, ele cria ondas. Para entender, imagine uma pia cheia de água. Ao passar o dedo sobre a superfície lisa da água, o que forma? Ondas. Assim funcionam as ondas gravitacionais, só que de uma forma bem mais rápida e grandiosa.

Segundo explica o professor do Instituto de Física Teórica da Universidade Estadual de São Paulo (Unesp), George Matsas, as ondas gravitacionais são geradas por movimentos de massas, e a todo momento nós mesmos estamos gerando tais ondas, mas sua intensidade é tão fraca que é tecnicamente impossível medi-las.

Até mesmo Einstein, de acordo com um artigo de 1936 denominado “As ondas gravitacionais existem?”, mostrava-se incrédulo com a possibilidade de que as ondas pudessem ser encontradas algum dia, visto a fraca intensidade com que chegam à Terra.

Cientistas vêm tentando detectá-las há quase 100 anos, mas, para isso, era necessário que ocorressem eventos de grande magnitude e que algum equipamento especial os captasse. E foi um desses eventos que permitiu a descoberta: a colisão de dois buracos negros distantes cerca de 1,3 bilhão de anos-luz da Terra, localizados em um ponto desconhecido do hemisfério sul celeste, próximo à posição da Grande Nuvem de Magalhães, segundo consta no artigo “Observation of gravitational waves from a binary black hole merger”, publicado na revista Physical Review Letters.

Os dois buracos-negros tinham, respectivamente, massas 36 e 29 vezes maiores que a do nosso Sol. Segundo dados do artigo, os dois giravam um em torno do outro, até que suas gravidades os fizeram acelerar de forma espiralada em grande velocidade. A colisão desses gigantes ocorreu em menos de um minuto – 0,45 segundos para ser mais exato. Desse choque, surgiu um buraco negro ainda maior, com uma massa 62 vezes maior que a do nosso Sol, o que gerou ondas gravitacionais gigantescas.


Representação de ondas gravitacionais feitas por dois buracos negros. Fonte: Ligo/ T.Pyle

Entretanto, tais ondas atingiram a Terra tão fracamente que somente os potentes sensores do Observatório Interferométrico de Ondas Gravitacionais (tradução livre do inglês de Ligo, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), localizados nas cidades de Hanford, no estado de Washington, e Livingston, na Louisiana, ambos nos Estados Unidos, conseguiram senti-las, no dia 14 de setembro de 2015, comprovando a teoria de Einstein.

Uma nova forma de ver o universo

Segundo Matsas, para investigarmos algo em detalhe, precisamos, em geral, usar diferentes sondas. E com o céu não é diferente. “Exploramos o céu com detectores de raio X, raios gama etc. Agora temos detectores de ondas gravitacionais para explorar o céu. Assim, esperamos ver onde nunca pudemos, como, por exemplo, no interior de estrelas de nêutrons. Quem sabe quais surpresas essas observações podem trazer?”, indaga o professor.