O 'tsunami' de ondas gravitacionais que pode mudar o que sabemos do Universo

Uma investigação global descobriu um número recorde de ondas gravitacionais, um fenômeno que Einstein previu, mas nunca pensou que poderia ser detectado.

Um fenômeno que Einstein previu há mais de 100 anos e que foi observado pela primeira vez em 2015 agora bate um novo recorde.

Trata-se das ondas gravitacionais, ondulações na estrutura do espaço-tempo que ocorrem quando dois objetos hipermassivos, como buracos negros, colidem violentamente.

Uma pesquisa recente feita por centenas de cientistas dos observatórios Ligo, nos Estados Unidos, Virgo, na Itália, e Kagra, no Japão, afirma ter detectado o maior número de ondas gravitacionais até hoje.

Essa descoberta pode ajudar a resolver alguns dos quebra-cabeças mais complexos do universo, incluindo os componentes fundamentais da matéria e o funcionamento do espaço e do tempo.

"Esta é realmente uma nova era para a detecção de ondas gravitacionais", disse em comunicado Susan Scott, pesquisadora do Centro de Astrofísica Gravitacional da Universidade Nacional da Austrália e uma das autoras do estudo.

"É um grande avanço em nossa busca para descobrir os segredos da evolução do universo", disse a especialista.

A publicação com os resultados das observações ainda está sob revisão, mas, com este anúncio, o "futuro da colaboração Ligo-Virgo-Kagra é muito promissor", disse à BBC News Mundo Eduard Larrañaga, físico teórico e professor do Observatório Nacional, na Colômbia, que não participou do estudo.

Um tsunami de ondas gravitacionais

O trabalho colaborativo Ligo-Virgo-Kagra detectou 35 novas ondas gravitacionais entre novembro de 2019 e março de 2020.

Essa quantidade é mais de 10 vezes o número de ondas gravitacionais que o Ligo-Virgo detectou em sua primeira rodada de observações, que ocorreu ao longo de quatro meses, entre 2015 e 2016.

É "um tsunami", diz Scott.

Das 35 ondas detectadas, 32 são o resultado de colisões entre buracos negros em fusão e três correspondem a colisões entre estrelas de nêutrons e buracos negros.

Essas colisões monumentais ocorreram, em sua maioria, a bilhões de anos-luz de distância, gerando ondulações através do espaço-tempo.

Com essa descoberta, já existem 90 ondas gravitacionais detectadas entre 2015 e 2020.

O que são ondas gravitacionais?

Quando os objetos cósmicos se movem ou colidem, eles criam uma ondulação na estrutura do espaço-tempo, que se espalha como uma onda na água do lago. Este fenômeno é denominado onda gravitacional.

As ondas gravitacionais estendem o espaço-tempo em uma direção e o comprimem em outra.

Albert Einstein teoricamente previu a existência de ondas gravitacionais, como parte de sua teoria da relatividade geral, em 1916.

Einstein calculou que, ao chegar à Terra, essas ondas seriam tão fracas que nunca poderiam ser detectadas.

Em 2015, porém, foi realizada a primeira detecção de uma onda gravitacional.

As ondas gravitacionais nos permitem ter uma visão mais ampla do universo, pois não limitam as observações a objetos que emitem luz ou partículas, mas nos permitem detectar objetos a partir das perturbações que geram no espaço-tempo.

Diversidade

Este novo catálogo de ondas gravitacionais é a chave para entender a natureza dos buracos negros e a evolução das estrelas.

"Apenas agora estamos começando a apreciar a maravilhosa diversidade de buracos negros e estrelas de nêutrons", disse, em comunicado, Christopher Berry, astrônomo do Instituto de Pesquisa Gravitacional da Universidade de Glasgow.

As observações, por exemplo, mostraram que as ondas gravitacionais eram o resultado da fusão de raios negros que juntos alcançavam uma massa mais de cem vezes maior que a do Sol, enquanto outros não chegavam a ser 20 vezes maior.

Scott, por sua vez, argumenta que observar a massa e o giro dos buracos negros que se fundem nos permite ver como esses sistemas binários surgem.

Sensibilidade

O registro da Ligo-Virgo-Kagra foi possibilitado pelo avanço da ciência e da tecnologia na detecção de ondas gravitacionais.

Os detectores de ondas gravitacionais funcionam com lasers de alta potência que medem com alta precisão o tempo que a luz leva para viajar entre dois braços em forma de L.

Quando uma onda gravitacional atinge a Terra, ela comprime o espaço-tempo em uma direção e o estica na outra, interrompendo o caminho dos lasers.

Detectores como o Ligo (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, ou Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser, em tradução livre) são capazes de detectar esses distúrbios que ocorrem em escalas subatômicas.

Desde 2015, esses instrumentos se tornaram mais sensíveis, permitindo que mais ondas sejam detectadas.

Segundo Scott, o aumento da sensibilidade dos detectores ao longo do tempo permitirá a identificação de novas fontes de ondas gravitacionais, algumas das quais inesperadas.

Uma dessas fontes poderia ser, por exemplo, a radiação gravitacional gerada pelo próprio Big Bang.