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| Julian Stratenschulte/European Pressphoto Agency |
Há cem anos, Albert Einstein usou a sua recém-descoberta teoria geral da relatividade (o que implica que a gravidade é a dobra, a curva do espaço-tempo) para demonstrar que cada vez que acenam as mãos ou movimentar-se ao redor de qualquer matéria, distúrbios no tecido do espaço se propagam à velocidade da luz, como ondas a viajar para fora da fonte de origem, por exemplo quando uma pedra é jogada em um lago. Como estas ondas gravitacionais atravessam o espaço vai literalmente fazer com que as distâncias entre os objetos diminuir e aumentar alternadamente de forma oscilatória.
Isso, é claro, está longe de acontecer no reino da experiência humana. pelo menos na ausência de álcool, sua sala de estar não parece diminuir e aumentar repetidamente. Mas, na verdade, ela faz. As oscilações no espaço causadas por ondas gravitacionais são tão pequenas que essas ondulações de comprimento nunca tinha sido vistas. E havia todas as razões para suspeitar de que nunca seriam vistas.
Ainda na quinta-feira, o Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, ou LIGO, anunciou que um sinal de ondas gravitacionais tinha sido descoberto emanado da colisão e fusão de dois buracos negros maciços mais de um bilhão de anos-luz de distância. A que distância é que? Bem, um ano-luz é de cerca de 9,5 trilhões de quilômetros.
Para ver essas ondas, os pesquisadores construíram dois detectores, um no Estado de Washington, o outro em Louisiana, cada um composta por dois túneis de cerca de 4 km de comprimento em ângulos retos entre si. Disparando um feixe de laser ao longo do comprimento de cada túnel e cronometrando quanto tempo levou para que cada um ser refletido em um espelho na extremidade, os experimentos poderia precisamente medir o comprimento dos túneis. Se uma onda gravitacional de uma Galaxia distante atravessa os detectores em ambos os locais mais ou menos ao mesmo tempo, em seguida, em cada localização, o comprimento de um braço se tornam menor, enquanto que o comprimento do outro braço que ficam mais longo, alternando para frente e para trás.
Para detectar o sinal observado tinham de ser capaz de medir uma diferença periódica no comprimento entre os dois túneis uma distância de menos de um décimo de milésimo do tamanho de um só proton. É equivalente a medição da distância entre a Terra e a estrela mais próxima com uma precisão da largura de um cabelo humano.
Se o fato de que isso é possível não surpreender, então leia estas declarações novamente. Esta diferença é tão pequena que mesmo o movimento minúsculo na posição de cada espelho no final de cada túnel devido a vibrações mecânicas quântica dos átomos no espelho poderia ter dominado o sinal. Mas os cientistas foram capazes de recorrer a técnicas mais modernas em óptica quântica para superar isso.
Os dois buracos negros que colidiram, que o LIGO afirmaram ter detectado, eram imensas. Um deles era cerca de 36 vezes a massa do nosso Sol, o outro, 29 vezes essa massa. A colisão e fusão produziu um buraco negro 62 vezes a massa do nosso sol. Se a sua aritmética elementar sugere que algo está errado, você está certo. Onde é que as três massas solares extras desapareceu?
Em energia pura sob a forma de ondas gravitacionais. Nosso sol vai queimar por 10 bilhões de anos, com a intensidade de mais de 10 bilhões de armas termonucleares que apagam a cada segundo. No processo, apenas uma pequena fração de sua massa total será transformado em energia, de acordo com a famosa equação de Einstein, E=mc2. Mas quando esses buracos negros colidiram, três vezes toda a massa de nosso sol desapareceu em menos de um segundo, transformada em energia pura. Durante esse tempo, a colisão gerou mais energia do que estava sendo gerada por todo o resto das estrelas no universo observável juntas.
Muitas vezes as pessoas perguntam, Qual é o uso da ciência como esta, se não produzir carros mais rápidos ou melhores torradeiras. Mas as pessoas raramente fazem a mesma pergunta sobre uma pintura de Picasso ou de uma sinfonia de Mozart. Esses pináculos da criatividade humana mudam a nossa perspectiva do nosso lugar no universo. A ciência, como arte, música e literatura, tem a capacidade de surpreender e excitar, deslumbrar e confundir. Eu diria que é esse aspecto da ciência - a sua contribuição cultural, a sua humanidade - que é talvez sua característica mais importante.
O que mais podemos aprender sobre o universo de uma proeza experimental estupefaciente observando uma maravilha espantosa da natureza? A resposta é uma incógnita. observatórios de ondas gravitacionais do futuro serão capazes de explorar as características exóticas de buracos negros. Isso pode lançar luz sobre a evolução de galáxias, estrelas e da gravidade. Eventualmente, poderemos ser capazes de observar ondas gravitacionais do Big Bang, que vai empurrar os limites de nossa compreensão atual da física.
Ondas gravitacionais emergem perto do "horizonte de eventos" dos buracos negros, a chamada porta de saída do universo através do qual qualquer coisa que passa pode nunca mais voltar. Perto tais regiões, por exemplo, o tempo fica mais lento por uma enorme quantidade, como qualquer pessoa que fui ver o filme "Interstellar" sabe. (Coincidentemente o tratamento original para "Interstellar" foi escrito por Kip Thorne, um dos físicos que ajudaram a conceber o experimento LIGO).
Em última análise, explorando os processos perto do horizonte de eventos, ou pela observação de ondas gravitacionais do universo primordial, podemos aprender mais sobre o início do universo em si, ou mesmo a possível existência de outros universos.
Toda criança tem se perguntado em algum momento de onde viemos e como chegamos até aqui. Podemos tentar responder a essas perguntas através da construção de dispositivos como LIGO.
O cosmos está como um testamento à curiosidade persistente e engenhosidade da humanidade - as qualidades que devemos mais comemorar sobre o ser humano.
Texto adaptado do artigo de Lawrence M. Krauss para o New Yorque Time
Lawrence M. Krauss é um físico teórico e diretor do Projeto Origens da Universidade Estadual do Arizona. Ele é o autor de "Um universo do nada"
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