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Ondas gravitacionais

Física

As ondas gravitacionais são fruto da colisão de corpos muito massivos, como buracos negros e estrelas de nêutrons, e oscilam através do espaço-tempo.
As ondas gravitacionais são fruto da colisão entre corpos, como buracos negros, e propagam-se através do espaço-tempo
As ondas gravitacionais são fruto da colisão entre corpos, como buracos negros, e propagam-se através do espaço-tempo
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Albert Einstein, com as explicações da Teoria da Relatividade e do Efeito Fotoelétrico, em 1905, trouxe uma revolução para a Física, mostrando que o universo é extremamente complexo e esconde muitos mistérios. Uma das suposições desse célebre físico foi comprovada no início de fevereiro de 2016: as ondas gravitacionais foram finalmente detectadas. Esse fato pode nos trazer futuramente inúmeros benefícios, como novas tecnologias e uma compreensão mais exata de elementos cósmicos. Para compreendermos o que são as ondas gravitacionais, precisaremos entender algumas ideias, como a relatividade do espaço e do tempo e a ocorrência de eventos.

Um evento é qualquer coisa que aconteça e que possa ser observada, permitindo ao observador fornecer três coordenadas espaciais e uma temporal. Podemos dizer, por exemplo, que a colisão entre dois veículos é um evento que ocorreu em algum lugar do espaço e em um determinado momento. A teoria da relatividade mostra que o espaço e o tempo não são absolutos, mas dependem do repouso ou movimento de um observador. Por essa razão, são conceitos relativos. O tempo, portanto, não poderia ser mais tratado de forma separada das demais dimensões. Espaço e tempo precisam ser entendidos como se estivessem entrelaçados em uma única estrutura, isto é, como se fossem uma coisa só. Para isso, criou-se uma forma geométrica, em formato de malha quadriculada, para representar a ligação íntima entre o tempo e o espaço. Essa estrutura ficou conhecida como o espaço-tempo.

A gravidade, para a Teoria da Relatividade, é entendida como uma curvatura criada no espaço-tempo em virtude da presença de um corpo massivo. Na figura abaixo, podemos observar uma malha quadriculada, representando o espaço-tempo, que é curvada pela presença de dois corpos. A atração gravitacional é compreendida como um movimento que ocorre como resultado dessa curvatura.

Agora imagine que os corpos da imagem anterior colidam-se. Em virtude dessa colisão, vibrações surgiram em nossa malha espaço-tempo, gerando ondas gravitacionais, que, comparadas às demais radiações existentes, são extremamente sutis e de difícil detecção – isso porque a gravidade é a mais fraca das forças fundamentais (força magnética, força elétrica, forças nucleares e força gravitacional). Precisamos entender que as ondas gravitacionais não estão propagando-se no espaço-tempo, mas que a própria “malha” espaço-tempo está oscilando em razão da interação entre corpos massivos.

A observação das ondas gravitacionais foi feita por meio de dois enormes detectores que ficam um em Washington e outro em Louisiana, nos Estados Unidos. Os aparelhos de observação LIGO (Laser interferometer gravitational-Wave observatory – Observatório de ondas gravitacionais por interferômetro a laser) funcionam a partir de interferômetros com quatro quilômetros de comprimento, que são conjuntos de espelhos que desviam feixes de laser até colidirem em um detector e são extremamente sensíveis em virtude da grande distância mantida entre a fonte de luz e os detectores. Assim sendo, qualquer alteração causada pela passagem das ondas gravitacionais será identificada por meio de desvios gerados no laser. Para evitar que as detecções sejam fruto de outras interferências, como abalos sísmicos, os físicos responsáveis pelo projeto desenvolveram uma espécie de amortecedor com alta capacidade de absorção de impactos. Como forma de garantir a certeza das medidas feitas, os observatórios distam um do outro cerca de 3000 km, tendo como princípio a detecção das mesmas ondas.

As ondas, observadas em setembro de 2015 e confirmadas como do tipo gravitacional em fevereiro de 2016, são fruto da colisão entre dois buracos negros, cada um com cerca de 30 vezes a massa do Sol, e ocorreram cerca de 1,3 bilhão de anos-luz de distância de nós.

Os dois elementos no centro simbolizam os buracos negros colidindo-se. As linhas circulares são as ondas gravitacionais geradas
Os dois elementos no centro simbolizam os buracos negros colidindo-se. As linhas circulares são as ondas gravitacionais geradas

Essa descoberta consolida a teoria de Einstein e permite-nos dar mais um passo em direção a um maior conhecimento a respeito do universo, possibilitando-nos entender fenômenos que não são observados por meio da luz. Segundo o astrofísico Rodrigo Nemmen, “as ondas gravitacionais são uma espécie de partitura do espaço-tempo, pois permitem a compreensão sobre os instrumentos envolvidos na sinfonia”.


Por Joab Silas
Graduado em Física

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

JúNIOR, Joab Silas da Silva. "Ondas gravitacionais"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/ondas-gravitacionais.htm>. Acesso em 19 de agosto de 2017.

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