A “onda” das ondas gravitacionais

Acima: Amplitude estimada do efeito da onda gravitacional vinda de GW150914. Mostra todo o comprimento de onda das ondas de choque, sem filtros. A imagem inserida mostra a relatividade numérica dos modelos dos horizontes de eventos dos buracos negros, na medida em que estes coalesceram. Abaixo: a separação entre os buracos negros coalescentes medida em unidades de raio de Schwarzschild (RS=2GM/c2) e a velocidade relativa calculada pelo parâmetro pós-newtoniano v/c=(GMπf/c3)1/3, onda f é a frequência da onda gravitacional calculada com relatividade numérica e M é a massa total.
Data 11 de fevereiro de 2016
Fonte: Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger
B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration)
Phys. Rev. Lett. 116, 061102 doi:10.1103/PhysRevLett.116.061102
Autor Abbott, B. P. et al.

Retirado da WikiMedia Commons: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Estimated_gravitational-wave_strain_amplitude_from_GW150914.png

Bem… A estas horas você, leitor, já deve estar meio saturado de tanta notícia sobre a detecção (afinal!) das ondas gravitacionais – previstas na Relatividade Geral de Einstein, mas, até agora, nunca detectadas e por um motivo óbvio: são fraquíssimas!

Você deve ter visto milhões de inforgráficos, animações, ilustrações, inclusive aquelas da analogia de um peso (normalmente uma bola de boliche sobre uma cama elástica) e as bolinhas de gude “orbitando” pelas bordas do buraco. Você leu traduções apressadas das conferências dadas pelo LIGO e Virgo – inclusive aqui… eu achei melhor perder o “furo” e esperar um press-release de uma fonte confiável; no caso o da National Science Foundation, via EurekAlert – porque, desde o fiasco dos “neutrinos mais rápidos que a luz” (que, no fim, era apenas um cabo defeituoso…), eu fiquei muito cauteloso; na verdade, a descoberta já estava correndo as redes sociais desde novembro do ano passado.

Outra coisa que você já deve ter visto, são notícias meio entusiasmadas demais… Gente falando de “uma nova janela para a astronomia”, “viagens espaciais usando dobras espaço-temporais” e sabe-se lá quantas teorias de conspiração que dizem que isso tudo é apenas uma farsa para encobrir tal ou qual plano sinistro de algum governo, da “big-pharma”, do Banco Mundial em conluio com o FMI, and you-name-it

Hora de baixar a bola e colocar as coisas na devida proporção!

Os Observatórios LIGO começaram a ser construídos em 1992 e entraram em operação de 2002 até 2010, quando passaram por uma reforma que durou cinco anos e custou 620 milhões de dólares para aumentar exponencialmente sua sensibilidade, voltando a operar em 18 de setembro de 2015. Em apenas dois meses, bingo!

Bom… Ou colisões entre buracos negros com massas entre 20 e 50 vezes a do Sol são muito mais comuns do que se pensa (esta foi a primeira vez que o fenômeno foi observado e, mesmo assim, indiretamente… “em algum lugar do hemisfério (celeste) Sul”), ou foi uma sorte dos diabos!… Como diz o press-release da NSF: “Durante a fração de segundo final, os buracos negros colidem a cerca de metade da velocidade da luz e acabam formando um único buraco negro mais massivo, convertendo parte da massa combinada dos buracos negros em energia, conforme a famosa fórmula de Einstein E=mc2. Essa energia é emitida como um forte jato de ondas gravitacionais. E foram essas ondas gravitacionais que o LIGO observou.” (o grifo é meu).

Sem querer ser chato (mentira!… é exatamente o que eu quero!) o Hemisfério Sul da Terra já não é mais tão pobre em observatórios como era no século XX. Os australianos são os “bambas” da rádioastronomia e o ESO no Atacama tem feito descobertas que vêm revolucionando o que se pensava que se sabia de astronomia. E esse canibalismo de buracos negros ainda não foi detectado?…

Se esse cataclismo cósmico foi capaz de gerar ondas gravitacionais perceptíveis aqui na Terra, certamente houve uma massiva emissão de raios eletromagnéticos ao longo de todo o espectro, desde ondas longas, até raios gama. Claro, com a distância (calculada em 6,5 bilhões de anos-luz) até os raios gama devem chegar em frequências bem mais baixas, mas eu continuo cabreiro com a ausência de confirmação. Atualizando em 17/02/2016: Cadê a luz que devia ter aparecido?

A gravidade é uma coisinha chata e difícil… Eu, na minha condição de leigo metido a besta, tenho certeza que o que chamamos de “gravidade” é um “efeito emergente” do Campo de Higgs, mas os físicos de verdade sempre me chamam a atenção para o problema de escala. Não temos conhecimentos suficientes para fazer tal afirmação (embora me pareça óbvio que o Campo de Higgs siginfique: “o espaço-tempo resiste ao movimento”, tanto que até um fóton – sem massa – tem uma velocidade máxima, “c” e o hipotético gravitron também). Mas, tomando o valor da interação eletromagnética como referência (valor = 1), a nuclear forte tem valor 60 (entre quarks), a nuclear fraca tem valor 10-4 e a gravitacional é estimada em 10-41. Ou seja: um gravitron tem a força de 0,000000000000000000000000000000000000000001 fóton…

Outra previsão da Relatividade Geral, ainda não confirmada experimentalmente, é o “arrasto do referencial”, ou, em termos leigos, o fato de que nada no universo está parado, portanto qualquer referencial inercial também se move com relação a algo mais. Dito de outra forma, o espaço-tempo em torno da Terra não é só deformado pela massa da Terra, mas também por seu movimento de rotação. Lançaram já duas sondas espaciais para checar isso (Gravity Probe A e B), mas a gravidade é algo tão fraquinho que todos os indícios de arrasto de referencial foram inconclusivos, por conta de interferências externas, inclusive e principalmente a flatulência de nosso Sol que vive ejetando massa coronal.

Um novo projeto de detecção de ondas gravitacionais está em andamento, o eLISA da ESA. Um conjunto de três satélites, dispostos em triângulo equilátero com 1 milhão de km de lado, em órbita heliocêntrica, fazendo as vezes dos lasers em “L” dos LIGO (que também devem ganhar o reforço de um terceiro observatório LIGO na Índia). Por enquanto, a ESA lançou um precursor, o LISA Pathfinder, para estudar o problema de comunicação entre os satélites eLISA e a antena em Terra.

O simples fato de que fomos capazes de detectar uma pequena perturbação no espaço-tempo, confirmando algo já sobejamente confirmado: a Relatividade Geral (se você usa GPS, fique sabendo que com a mecânica newtoniana você não chegaria até a esquina, mesmo que morasse nela), medindo uma flutuação menor do que o diâmetro de um próton, é, por si só, maravilhoso.

Mas começar a tirar ilações sobre a viabilidade da Propulsão Alcubierre, só com um “bip”, é demais para meu gosto…

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Discussão - 1 comentário

  1. […] Considerando que por trás do artigo sobre a detecção existem 133 instituições de pesquisas envolvidas e dezenas de pesquisadores envolvidos (o artigo ocupa mais espaço com a citação dos colaboradores do que com a análise espectral da detecção a chance de ser um falso positivo é bem remota (mas não desprezível!)! […]

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