Em 2015, um grupo de cientistas ganhou as manchetes quando anunciou a primeira detecção de ondas gravitacionais. Detectar ondas gravitacionais é um feito tecnológico por si só, mas sua detecção também oferece aos cientistas uma maneira inteiramente nova de olhar para o universo . O que são ondas gravitacionais e como elas são produzidas?
O que é gravidade?
Qualquer discussão sobre ondas gravitacionais também deve incluir uma descrição da gravidade. A maioria de nós provavelmente sabe que a gravidade é a força entre objetos com massa. A força da gravidade depende de quão massivo um objeto é. A gravidade é a força mais fraca do universo, mas opera nas maiores escalas, por isso é a força mais aparente do universo. Isaac Newton foi o primeiro cientista a descrever a lei da gravidade , mudando a percepção da humanidade sobre o cosmos para sempre. Isaac Newton mostrou que todo objeto de massa possui uma força gravitacional, com a força dessa força sendo diretamente relacionada à massa de um objeto. Newton explicou por que as maçãs caem na Terra , por que a lua orbita a Terra e por que todos os planetas orbitam o sol. No entanto, Newton não conseguiu realmente explicar o que é a gravidade. É uma força entre objetos, mas o que faz com que as coisas gerem uma atração gravitacional? Até o próprio Newton admitiu que não conseguiu definir a gravidade verdadeiramente.
A verdadeira natureza da gravidade permaneceria desconhecida até Albert Einstein publicar sua teoria da Relatividade Geral em 1916. Einstein aprimorou a descrição da gravidade de Newton ao explicar precisamente o que é a gravidade e como ela é produzida. De acordo com a Relatividade Geral, o espaço em si é dinâmico. Em vez de ser um lugar estático, o espaço se comporta como um tecido, dobrando e deformando em torno de objetos com massa. A força da gravidade é a deformação do espaço. Por exemplo, o sol deforma o espaço ao redor, como se estivesse colocando um recuo no próprio tecido do espaço. Os planetas viajam junto com o espaço deformado e orbitam o sol. Quanto maior a massa de um objeto, mais intensamente ele deforma o tecido do espaço. A Relatividade Geral explicou o que é a gravidade e como ela é gerada, mas também previu a existência de ondas gravitacionais.
Como as ondas são geradas
O processo pelo qual as ondas gravitacionais são geradas é semelhante a como as ondas do oceano e as ondas de vento são geradas. As ondas são produzidas quando o fluido é deslocado de um estado de equilíbrio. Uma onda é criada quando esse fluido tenta se posicionar de volta ao equilíbrio. No espaço sideral, o espaço se comporta como um fluido, e objetos de massa que distorcem o tecido do espaço podem deslocar esse fluido de um estado de equilíbrio. Quando o espaço tenta restaurar seu estado de equilíbrio, ondas gravitacionais são produzidas. Qualquer objeto com massa que distorce o espaço pode gerar ondas gravitacionais, mas a maioria das ondas gravitacionais é muito fraca para a tecnologia atual detectar. Até agora, os cientistas só conseguiram detectar ondas gravitacionais produzidas por alguns dos eventos mais extremos do cosmos, como colisões de buracos negros ou estrelas de nêutrons . Em 2015, usando o observatório de ondas gravitacionais LIGO, os cientistas puderam detectar ondas gravitacionais produzidas pela colisão de dois buracos negros . Quando dois buracos negros colidem, a quantidade de energia gerada cria ondulações no tecido do espaço, enviando-as para fora como ondas gravitacionais. Curiosamente, as ondas gravitacionais se movem na velocidade da luz, algo que Einstein havia proposto na Relatividade Geral. Newton acreditava que a força da gravidade era instantânea. De acordo com a lei da gravidade de Newton, se o sol desaparecesse repentinamente, todos os planetas parariam imediatamente de orbitar. De acordo com Einstein, no entanto, nada pode se mover mais rápido do que a velocidade da luz, incluindo a força da gravidade. A luz leva cerca de oito minutos para chegar à Terra a partir do sol e, portanto, se o sol desaparecesse repentinamente, levaria oito minutos para a Terra parar de orbitar o sol. Portanto, as ondas gravitacionais se movem na velocidade da luz.
Outra maneira de ver o universo
Durante toda a história humana, o universo só foi observável com luz. A luz refletida ou emitida por objetos eventualmente atinge nossos olhos, permitindo que nossos cérebros criem uma imagem do que estamos vendo. A luz é uma informação que é retransmitida de nossos olhos para nosso cérebro. As ondas gravitacionais nos oferecem uma maneira potencialmente nova de ver o universo. Os cientistas podem usar ondas gravitacionais para criar uma imagem do que as gerou, permitindo-nos ver o universo de uma maneira totalmente nova. Até o momento, a tecnologia ainda não é sensível o suficiente para detectar ondas gravitacionais em grandes números, mas, à medida que a tecnologia avança, podemos um dia ser capazes de ver o universo em ondas gravitacionais.