Por J. Perossi (jgp.brito@usp.br)
Há aproximadamente um bilhão de anos, em uma galáxia muito, muito distante, dois imensos buracos negros, cada um com 30 vezes a massa do nosso conhecido Sol, se chocavam e se fundiam em um belo e energético processo cósmico. Para ser mais exato, os dois buracos negros possuíam 29 e 36 massas solares, mas o astro resultante possui somente 62: a conta não fecha. Onde foram parar esses três sóis? A resposta para o mistério, assim como boa parte de toda astrofísica, começa com Einstein.
O físico alemão Albert Einstein publicou em 1915 a famosa teoria da relatividade geral, que mudou para sempre a maneira como vemos o cosmo e definiu a equação E=MC², que determina a transformação da massa de um objeto em energia e vice-versa. Nessa teoria, Einstein também descobriu a velocidade limite no universo, a velocidade da luz. Nada, seja um objeto ou apenas um sinal, pode viajar mais rápido do que a luz no vácuo (cerca de 300 mil quilômetros por segundo), e nem a gravidade escapa dessa regra.
Como explica o doutor em física pela Louisiana State University System Odylio Denys de Aguiar, a gravidade nada mais é do que a própria curvatura do espaço-tempo. Se imaginarmos o universo como um grande lençol de borracha, a gravidade apareceria quando colocássemos uma bola de boliche em cima desse lençol, e depois jogássemos bolinhas de gude ao redor dela, que passariam a ter suas trajetórias influenciadas pelo corpo maior. Mas imaginemos agora que a bola de boliche, representando aqui o Sol, sumisse magicamente. Como os outros planetas “perceberiam” que o objeto mais maciço sumiu? E quanto tempo levaria?
Sabemos, por meio de cálculos, que a luz do Sol leva em média oito minutos para alcançar a superfície da Terra, então o nosso planeta não poderia sentir a falta de gravidade instantaneamente, o que seria uma violação da relatividade. É aí que entram as tais ondas gravitacionais, que, apesar do nome parecer vir diretamente de um episódio de Star Trek, não são tão difíceis assim de se entender.
A gravidade, quando perturbada, seja em fusões reais de objetos supermassivos ou em sumiços mágicos de estrelas, gera verdadeiras ondas de distorção no espaço-tempo, como uma gota d’água gera ondas em um lago — mas o lago é nossa própria realidade. Mas não se preocupe: Odylio também explica que essas ondas possuem amplitudes baixíssimas, cerca de um milionésimo do diâmetro de um próton (partícula muitíssimo pequena). Um imenso “tsunami gravitacional” geraria uma distorção do tamanho de um milésimo do diâmetro de um próton (ainda muito pequeno). Porém, mesmo sendo tão pequenas e invisíveis, podemos afirmar com certeza absoluta que as ondas gravitacionais existem, graças ao Interferômetro Laser Observatório de Ondas Gravitacionais (Ligo).
Por ser uma parte tão específica e importante da relatividade de Einstein, muito esforço científico foi, e até hoje é feito, para se detectar tais ondas, e foi em 14 de setembro de 2015 que a primeira detecção direta foi registrada. O Ligo é um projeto de engenharia monumental, com túneis que se estendem por quilômetros para conduzir os lasers, indo dos estados norte-americanos de Louisiana até Washington, mas tinha decepcionado alguns cientistas e investidores ao não ser capaz de detectar tais ondas quando foi inaugurado em 2002.
No outono de 2015, depois de passar por diversas melhorias e modificações, o interferômetro recebia seus toques finais para voltar a operar quando os cientistas perceberam um sinal estranho. Seria algum tremor sísmico? Algum vazamento em algum ponto dos túneis? Ou algum engraçadinho querendo brincar com a equipe de pesquisa? Nada disso, depois de um ano de árdua análise de dados deu-se a notícia: a primeira detecção de ondas gravitacionais foi confirmada! Por meio da diferença entre dois lasers, foi detectada uma interferência gravitacional, que teria sido causada por dois imensos buracos negros, cada um deles com 30 vezes a massa do nosso conhecido Sol.
Voltemos então à nossa pergunta original: para onde foram as três massas solares que faltavam? Foram convertidas em ondas gravitacionais, é claro! Essas ondas foram liberadas na velocidade da luz espaço afora e viajaram por um bilhão de anos para chegar em nossa amada Terra, e tiveram o privilégio de serem as primeiras detectadas por nós, humanos.
As primeiras, mas não as únicas. Desde 2015, segundo o professor José Carlos Neves, doutor em astronomia pela Universidade de São Paulo (USP), já foram detectados 90 eventos cósmicos potentes o suficiente para emitirem fortes ondas gravitacionais, dos quais 83 foram colisões entre buracos negros, os verdadeiros imperadores relativísticos.
Hoje, há também outros observatórios de interferência gravitacional além do Ligo: o Virgo está localizado em Pisa, na Itália, e o Kagra passa por pequenos reparos em Tóquio, no Japão, antes de ser lançado como o interferômetro mais potente. E sempre é possível sonhar mais alto: a Antena Espacial de Interferômetro a Laser (Lisa) teria lasers que se estenderiam por inimagináveis 2,5 milhões de quilômetros, e ficaria localizada fora da Terra, no espaço sideral.
Todos os especialistas concordam em uma coisa: no espaço, tudo é bem mais complicado (e caro) de se produzir. Mas, pensando bem, já fomos tão longe, construímos gigantescos observatórios para enxergar ondas tão ínfimas vindas de tão distante… Será que há algum limite para nossa curiosidade? Ou seria a curiosidade nosso próprio limite?