Ondas Gravitacionais

Quando falamos em gravidade, lembramos imediatamente da lendária cena da maçã caindo diante de Isaac Newton. Embora não haja provas de que esta cena realmente aconteceu, alguns autores citam que Newton teria observado a queda da maçã e observado a Lua, intuindo que tanto o movimento da fruta quanto do nosso satélite natural estariam sob a ação da mesma força: a Força Gravitacional.

ondas gravitacionaisO cientista inglês estava certo. A gravidade não somente atrai os corpos na superfície da Terra como é maior influência do movimento dos astros no Universo.

No entanto Isaac Newton ignorou algumas questões relacionadas à gravitação. Como a força da gravidade é transmitida de um corpo para o outro? Segundo Newton, ela atuaria instantaneamente à distância, ou seja, por algum motivo desconhecido e sem qualquer meio condutor a gravidade age sobre os objetos no exato momento em que são colocados na presença de outro corpo com massa. Por exemplo: se de repente a lua desaparecesse, as marés imediatamente baixariam nos locais onde ela estava alta anteriormente.

Albert Einstein dedicou uma atenção especial a estas questões ignoradas por Newton. Em sua Teoria da Relatividade Geral, Einstein concluiu que espaço e tempo estão intimamente relacionados e, portanto, a força gravitacional deveria ser pensada em 4 dimensões: as três dimensões do espaço (altura, largura e profundidade) e o tempo.

Embora seja difícil de imaginar estas 4 dimensões simultaneamente, podemos fazer uma analogia com uma bola de boliche sobre uma cama elástica. Ao colocar uma bola de gude sobre a cama elástica, esta bola menor seria acelerada até chocar-se contra a bola maior, exatamente como aconteceria com um meteoro nas proximidades de um planeta.

A partir da idéia de espaço-tempo, Einstein utilizou o conceito de campo gravitacional. Enquanto Newton imaginou uma força que atua sobre dois objetos próximos, Einstein pensou em um campo gravitacional. Quer dizer, uma região em que, caso seja colocado um corpo de prova ele estará sob a influência da gravidade.

Em 1974 foi descoberto um pulsar binário que perdia energia mais rápido do que o previsto. Os cientistas acreditam que esta perda de energia adicional seja devido às ondas gravitacionais geradas pelo sistema. Um pulsar é um tipo de estrela que no fim de sua vida transforma-se em uma estrela de nêutrons e emite grande quantidade de radiação. Já um pulsar binário é um sistema de dois pulsares que orbitam um ao redor do outro.

Para entendermos como são formadas essas ondas gravitacionais, imagine que a tal maçã que Newton observou caísse dentro de um tranquilo lago. Certamente isto produziria ondas que se propagariam até as margens. Porém estas ondas durariam pouco tempo e dificilmente alguém atribuiria sua origem a queda da maçã. Agora, pense em um menino que amarrou duas maçãs para brincar, cada uma em uma ponta da linha. Em nossa experiência mental, o menino segura a linha pelo meio e começa a girar as maçãs apenas encostando-as na superfície da água. A brincadeira produziria ondas constantemente e qualquer observador mais atento perceberia tanto as ondulações quanto a sua origem: as maçãs girando sobre a superfície do lago.

De forma análoga, o pulsar binário perturba o espaço-tempo à sua volta como as maçãs perturbam o líquido. As ondas gravitacionais produzidas, embora extremamente fracas, poderiam de alguma forma ser detectadas por um astrônomo com os equipamentos certos. Atualmente cientistas do mundo inteiro estão se mobilizando para detectar estas ondulações através de equipamentos como o americano aLIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, ou Observatório Avançado de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser) e o detector brasileiro Mario Schenberg, em operação no Instuto de Física da USP, em São Paulo.

Leia mais:

Fontes:
http://www.inpe.br/noticias/noticia.php?Cod_Noticia=3200
http://www.inpe.br/noticias/noticia.php?Cod_Noticia=808
http://adsabs.harvard.edu/full/1975ApJ...195L..51H
Ilustração: http://cosmology.unige.ch/topics/gw

Arquivado em: Física