Prêmio Nobel em Física de 2017 e as ondas gravitacionais

06 de outubro de 2017 | LIneA

O Prêmio Nobel em Física de 2017 foi outorgado para os físicos Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne (ver Figura 1) pelas contribuições decisivas para o detector LIGO (Laser Interferometer Gravitational Observatory), e a observação de ondas gravitacionais. Recentemente, Rainer Weiss declarou para a mídia que gostaria de ter a oportunidade de contar sua conquista para ninguém menos que Albert Einstein. Isso porque, a teoria da relatividade de Einstein prevê a existência de ondas gravitacionais, distorções no espaço, similares àquelas ondas que se formam em um lago quando nele jogamos uma pedra. No caso de ondas gravitacionais, elas podem ser geradas por eventos cataclísmicos no Universo, como a fusão de dois buracos negros ou estrelas de nêutrons, por exemplo.

No entanto, essas ondas gravitacionais são extremamente difíceis de serem detectadas por causarem distorções minúsculas no espaço e nos objetos no espaço, menores que o tamanho de um núcleo de um átomo. Mesmo diante dessa dificuldade, o detector de ondas gravitacionais LIGO, que faz parte de uma colaboração com mais de mil pesquisadores, espalhados por cerca de 100 instituições em 18 países, anunciou em 2016 a primeira observação direta de ondas gravitacionais. As ondas foram geradas pela fusão de dois buracos negros, um com 29 vezes e o outro com 36 vezes a massa do Sol. Para se ter uma ideia, a massa do Sol em quilogramas equivale a 1,9891 x 1030 kg, o mesmo que 332.900 vezes a massa da Terra.

Quando esses dois buracos negros espiralaram um em torno do outro até se colidirem e se fundirem, geraram um único buraco negro com, aproximadamente, 62 massas solares — e apenas 300 km de diâmetro. Saindo um pouco da física e entrando no campo da matemática, podemos concluir que a soma dos dois buracos negros geraria um terceiro com 65 massas solares. Contudo, nessa equação não há erros. A massa faltante foi convertida durante a colisão em ondas gravitacionais — detectadas então pelo LIGO, e produzidas a mais de um bilhão de anos-luz de distância.

Mais três detecções dessa natureza foram confirmadas até o momento, sendo a mais recente de 14 de agosto desse ano. Uma vez que um sinal de ondas gravitacionais é obtido, uma mensagem sigilosa é enviada para observatórios ao redor do mundo procurarem por sinais visíveis do processo cataclísmico. O levantamento internacional Dark Energy Survey (DES), é um desses observatórios e possui um time dedicado a essa busca. A professora Flávia Sobreira, da Unicamp, contribuiu para o desenvolvimento de programas computacionais utilizados nessa busca. Ela faz parte do consórcio que promove a participação brasileira no DES, denominado DES-Brazil, apoiado pelo INCT do e-Universo e pelo LIneA, que desenvolveu um portal específico para a pesquisa.

Até o momento nenhuma contrapartida óptica aos eventos detectados pelo LIGO foi encontrada, o que é esperado de um evento de fusão de buracos negros. Isso porque buracos negros não são objetos que emitem luz óptica. No entanto, caso o LIGO detecte eventos envolvendo outros objetos massivos, como por exemplo as estrelas de nêutrons, será possível observar com telescópios ópticos esses eventos. Um exemplo de equipamento capaz de fazer essa detecção é a supercâmera do DES, a DECam (ver notícia), acoplada ao telescópio Blanco no Chile. Com esta câmera, que possui 570 megapixels de resolução, gratas surpresas e descobertas astronômicas podem ocorrer em breve.

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Figura 1 – Ganhadores do Prêmio Nobel de Física de 2017. Crédito da imagem: Observatório LIGO.

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