ONDAS GRAVITACIONAIS DE FUSÃO DE UM BINÁRIO DE BURACOS NEGROS.

Sim, pegamos a onda gravitacional de Einstein. Aqui descrevemos de forma didática e objetiva o que isto significa. 

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Os gráficos mostram os sinais detectados nos 2 observatórios do LIGO. Em cada um deles aparece o sinal observado da onda gravitacional e o sinal previsto pela Teoria da Relatividade Geral. Por último, a onda em si (depois dos tratamentos teóricos), com a frequência, junto com o tempo de duração.

Finalmente, o dia 11 de fevereiro de 2016 chegou e, junto com ele, o anúncio que pode ser uma das maiores descobertas da física: ondas gravitacionais foram detectadas. “Nós detectamos as ondas gravitacionais. Nós conseguimos”, foram as palavras do diretor executivo do LIGO, David Reitze.

“No dia 14 de Setembro de 2015, por volta das 09:50 (horário GMT) os 2 detectores do LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), um em Livingston, Lousiana e outro em Hanford, Washington, observaram, simultaneamente, um sinal transitório de onda gravitacional.”. Essas são as primeiras palavras do artigo publicado na Physical Review Letters (PRL 116, 061102 (2016)) pelos pesquisadores do LIGO. O texto que segue no paper é uma descrição detalhada de como foi feita a observação. Mas, o que é essa descoberta que parou o mundo científico para ouvir este anúncio? A história começa em 1916, depois da publicação da TRG (Teoria da relatividade Geral) por Einstein. Nas soluções das equações que a descrevem “aparecem” essas ondas, que são uma espécie de flutuação ou ondulação do espaço-tempo. E qual evento possibilitou essa descoberta?

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A fusão de Buracos negros. Eles estão girando um ao redor do outro, isto leva a ondulações no espaco-tempo. Depois que eles se fundem, há um pico nessas ondas. Os buracos negros estavam “dançando” um com o outro a uma média de 30 a 250 voltas por segundo no pico. Esta “dança” teve duração de 20 milissegundos. Buracos negros tem movimentos de rotação (chamado de spin) e translação, no caso de binários. A imagem demonstra a dança dos buracos, um “tentando” girar um função e ao redor do outro.

Houve, a uma distância de 1,3 bilhão de anos-luz uma fusão de 2 buracos negros (um com 36 vezes a massa do sol e o outro 29) que durou apenas 20 milissegundos. Esses 2 monstros da natureza estavam (pelos cálculos que foram feitos), inicialmente, orbitando um ao redor do outro a uma “velocidade” de 30 vezes por segundo. No instante anterior a fusão completa (após os 20 milissegundos) essa “circulação estava em 250 vezes por segundo. E, com essa fusão, foi emitido uma energia muito grande, em forma de ondas gravitacionais, que foram detectadas aqui na Terra. E como o LIGO conseguiu detectar essas ondulações no espaço-tempo?

Para isso ser necessário, os 2 interferômetros do LIGO usam uma técnica já conhecida de dividir o laser e colocá-los para viajar em trajetórias bem conhecidas e bem controladas (em formado de L). Conhecendo bem os comprimentos dos braços por onde passam os feixes, quando uma onda gravitacional passar pelo aparelho de 4 Km) deixará uma diferença ínfima no tamanho dos braços (algo em torno de 10^-19m) que poderá ser detectada. E foi isso que aconteceu.

Como conclusão final dessa observação, temos evidências que há binários e há fusão de buracos negros e, como resultado final de tudo isso, há ondas gravitacionais. Tudo isso dentro dos conformes e previsões da Teoria da Relatividade Geral de Einstein. Ele sabia que a Teoria da Relatividade não era completa (ela não tem energia gravitacional definida nas equações) e isso é necessário para quantizar a gravidade. Na década de 1930 ele começou a trabalhar com a teoria de unificação, usando teleparalelismo e nunca terminou. Hoje, a ciência aperfeiçoou essa teoria.

Saiba mais sobre a trajetória desta busca em A BUSCA DE CEM ANOS PARA ONDAS GRAVITACIONAIS – EM FOTOS.

Escrito por Alexandre Fernandes, graduado e Mestrando em física.

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