As novas ondas

Uma descoberta extraordinária

altA deteção das ondas gravitacionais permitirá escutar fenómenos ultraviolentos do cosmos que antes estavam ocultos, incluindo o princípio de tudo: o Big Bang.

Anunciada a 11 de fevereiro passado, a descoberta que colocou a ciência de vanguarda nas manchetes dos principais meios de comunicação social é, em primeiro lugar, a demonstração experimental que confirma o que toda a comunidade científica já suspeitava: as ondas gravitacionais existem. Foi possível caçá-las graças a uma tecnologia, a interferometria laser, que permite medir perturbações menores do que a milésima parte do diâmetro de um protão. Por outras palavras: por detrás da descoberta, há apenas uma vibração que nos conduz à vigésima casa decimal de um metro. Para os leigos, é praticamente nada, mas os especialistas em relatividade vislumbram nela uma catástrofe cósmica que revolveu os alicerces do universo, há mais de mil milhões de anos, quando dois buracos negros começaram a girar um em redor do outro a velocidades próximas da da luz, até se fundirem.

Qual a verdadeira importância da notícia? Graças à deteção, os observatórios de ondas gravitacionais consagraram-se, por fim, como novas torres de vigia para esquadrinhar o cosmos; é como se, num mundo totalmente plano, tivesse subitamente surgido um cubo para nos abrir os olhos à tridimensionalidade. Alguns físicos recorreram à analogia dos sentidos para explicar a descoberta: já nos bastava ver o universo mas, a partir de agora, também podemos escutar as vibrações e os estremecimentos da sua textura profunda. Com os observatórios de ondas gravitacionais, o mais apaixonante é tudo o que ainda falta descobrir.

Algo como um buraco negro, se não emitir luz, é impossível de localizar com um telescópio convencional. Os astrónomos tinham de se contentar com estudar esse tipo de fenómenos por métodos indiretos, como a força gravitacional que exercem em seu redor. Paradoxalmente, a luz era a principal via de conhecimento mas, simultaneamente, tapava com um véu de ignorância todos esses corpos que vagueiam pelo espaço sem emiti-la. Até agora.

altEmbora possa estar envolta em sombras, qualquer coisa que se mova aceleradamente faz vibrar o tecido do espaço-tempo. Para que haja alguma possibilidade de as ondas assim geradas poderem ser registadas, o objeto tem de deslocar-se a velocidades próximas da da luz. Foi isso que o observatório LIGO (acrónimo de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), formado por duas instalações gémeas situadas a 3000 quilómetros de distância, nos Estados Unidos, conseguiu captar.

Segundo César Marirrodriga, da Agência Espacial Europeia (ESA), "os dois buracos negros tinham começado a girar um em redor do outro cerca de duzentas vezes por segundo, isto é a 60 por cento da velocidade da luz". A vibração captada pelo LIGO durou apenas 0,2 segundos: foi o derradeiro instante antes de se produzir a fusão.

Cataclismo há 1300 milhões de anos

"Como se tinham feito complexas simulações numéricas no âmbito da relatividade geral, sabíamos o tipo de ondas que se obteriam pela integração de vários objetos densos", explica a astrofísica Pilar Ruiz-Lapuente. "Esses cálculos também permitiram saber que o sinal provinha, em concreto, da fusão de dois buracos negros." Pela forma das ondas, é possível deduzir a sua força inicial. Depois, ao comparar a intensidade entre o sinal emitido e o recebido, obtém-se a distância a que se situa o seu local de origem. Segundo Ruiz-Lapuente, "um dos buracos negros tinha uma massa vinte e nove vezes superior à do Sol, e o outro era 36 vezes maior; encontravam-se a cerca de 1300 milhões de anos-luz".

A análise de outros números como este permitirá aos astrónomos dispor de informação que parecia, até agora, fora do nosso alcance. Há astrofísicos a sonhar com o momento em que se consiga detetar mais ecos de buracos negros a fundir-se, informação que nos chegará de pontos recônditos do cosmos e que poderá lançar nova luz sobre a sua história e evolução. Em combinação com os dados obtidos por observatórios convencionais, será possível, por altexemplo, medir a expansão que o espaço sofreu desde a saída da onda da fonte emissora, sob o efeito dessa força ainda misteriosa chamada "energia escura". Estes cálculos contribuirão para ficarmos mais perto de resolver uma incógnita que intriga os astrofísicos.

O facto é que a luz é pouco de fiar em determinadas circunstâncias. Depois de atravessar amplos espaços siderais, pode acabar por ser absorvida pela poeira ou pelo gás interestelares e sofrer todo o tipo de distorsões, o que dá origem a frequentes erros de interpretação. Pelo contrário, as ondas gravitacionais quase não interagem com a matéria, de modo que chegam até nós praticamente como partiram.

Independentemente do tempo decorrido desde a sua emissão e da distância percorrida, essas ondas são mensageiras de uma informação clara. Isso significa que as máquinas que detetem os sinais não só poderão captar o que se oculta na escuridão como, também, contribuir para ampliar os dados obtidos por vias convencionais.

Esquadrinhar buracos negros

Por exemplo, poderão localizar supernovas (explosões de estrelas na derradeira fase da sua evolução) escondidas pela interposição de uma nuvem de poeira. Poderão também esquadrinhar o que acontece no interior dos sistemas binários de estrelas de neutrões, objetos ultradensos e quentes formados pelo colapso gravitacional de um astro gigantesco. Pensa-se que, dentro de dois anos, os próprios detetores do LIGO poderão obter informação sobre tais fenómenos. Graças às próximas gerações de telescópios gravitacionais, é também provável que possamos estudar os buracos negros supermaciços que costumam ocupar o coração das galáxias, as estrelas binárias, os pares de anãs brancas (última fase da maior parte dos astros que brilham no cosmos) e buracos negros a devorar outros corpos celestes.

As possibilidades da incipiente astronomia gravitacional não acabam aqui. Antes, os cientistas utilizavam a luz para recriar (como se se tratasse de fósseis) a infância do universo. Contudo, ao puxar pelo fio da meada, a história interrompeu-se abruptamente ao colidir com o muro da chamada "radiação de fundo de micro-ondas", a fotografia do cosmos quanto tinha cerca de 380 mil anos de idade. É impossível encontrar vestígios luminosos anteriores: devido à elevada densidade e à temperatura que então reinavam, os átomos captavam os fotões, formando um magma impenetrável, uma espécie de fusão em negro. As ondas gravitacionais poderão ser novamente uma ajuda: há a convicção de que se produziram, nesses momentos iniciais, eventos catastróficos que deixaram a sua marca no espaço-tempo.

 

SUPER 224 - Dezembro 2016

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