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No final do século XVII, Sir IsaacNewton, ampliando as ideias de Galileu, propôs que as perturbações gravitacionais viajavam mais rapidamente do que qualquer outro sinal no cosmos. Em 1915, Albert Einstein desafiou esta visão com a sua Teoria Geral da Relatividade, afirmando que nenhuma informação pode viajar mais rápido que a luz – incluindo as ondas gravitacionais.

TL;DR (muito longo; não li)

O significado das ondas gravitacionais:

• Abre uma nova janela para o cosmos
• Fornece uma confirmação decisiva da teoria da relatividade geral de Einstein
• Refuta a noção de Newton de ação instantânea à distância
• Revela todo um espectro de radiação gravitacional
• Dicas sobre tecnologias transformadoras do futuro

Um evento épico

Em 14 de setembro de 2015, as primeiras ondas gravitacionais medidas diretamente chegaram à Terra simultaneamente com a luz da fusão de dois buracos negros a cerca de 1,3 mil milhões de anos-luz de distância. Esta observação, captada pelo LIGO nos EUA e pelo Virgo na Europa, e corroborada por cerca de 70 telescópios terrestres e espaciais, validou a previsão de Einstein e inaugurou um novo ramo da astronomia.

Como os cientistas medem as ondas gravitacionais

Os dois locais do LIGO – Livingston, Louisiana e Hanford, Washington – têm a forma de um “L” no solo, com braços de 3,2 quilómetros que albergam lasers, divisores de feixe, espelhos e detectores. Um feixe de laser é dividido, enviado por cada braço, refletido de volta e recombinado. Uma onda gravitacional que passa estica um braço enquanto comprime o outro, criando uma pequena diferença nos tempos de retorno dos dois feixes. Este sinal diferencial é o que o fotodetector registra.

Detecções simultâneas em ambos os locais, embora com um ligeiro intervalo de tempo, fornecem aos astrónomos dois pontos de dados espacialmente separados. Ao triangular estes sinais, os cientistas podem identificar a posição da fonte no céu e medir a forma de onda com detalhes requintados.

Ondas gravitacionais ondulam o continuum espaço-tempo

A relatividade de Einstein mostra que as mudanças num campo gravitacional se propagam à velocidade da luz, tal como as ondulações num lago. Quando dois corpos massivos – como os buracos negros – se fundem, o seu movimento excita o próprio espaço-tempo, produzindo oscilações que transportam energia sob a forma de ondas gravitacionais. Ao contrário da luz, estas ondas podem viajar através da matéria praticamente sem impedimentos, revelando informações sobre os acontecimentos mais violentos do Universo.

Ondas gravitacionais e seus efeitos na Terra

Desde 2015, foram registadas pelo menos quatro fusões de buracos negros binários, cada uma permitindo observações simultâneas de sinais gravitacionais e eletromagnéticos. Quando três ou mais observatórios detectam um sinal, os astrônomos podem (1) localizar o evento com alta precisão e (2) testar a forma de onda em relação às previsões da relatividade geral. Embora as ondas induzam apenas distorções minúsculas no espaço-tempo, a sensibilidade dos detectores permite a sua medição com uma precisão sem precedentes.

O que o futuro reserva

As detecções de 2015 ocorreram pouco antes do 100º aniversário da apresentação da relatividade geral por Einstein à Academia Real Prussiana de Ciências. À medida que a astronomia das ondas gravitacionais amadurece, promete desbloquear novas físicas, desafiar as teorias existentes e talvez estimular inovações análogas às que nasceram da descoberta de novas bandas de frequências electromagnéticas – raios X, ondas de rádio e muito mais.