Ondas gravitacionais

As ondas gravitacionais são ondulações no tecido-espaço geradas pelas colisões, fusões ou explosões de corpos celestes massivos, como buracos negros, estrelas e planetas. Sua detecção direta só ocorreu quase 100 anos depois da sua previsão, em 2016, pela equipe do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (Ligo).

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Resumo sobre as ondas gravitacionais

• As ondas gravitacionais são ondas que podem se propagar por todo o Universo.
• Albert Einstein as previu por meio da sua teoria da relatividade geral.
• As ondas gravitacionais têm pouco ou nenhum impacto direto sobre nós.
• Elas são importantes para a compreensão do Universo e seus corpos celestes.
• O Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (Ligo) captou diretamente as ondas gravitacionais.
• As ondas mecânicas são transmitidas em meios materiais.
• As ondas eletromagnéticas são transmitidas em meios materiais e em meios não materiais.

O que são ondas gravitacionais?

As ondas gravitacionais são ondas transversais (propagação perpendicular a sua vibração) capazes de distorcer o tecido espaço-tempo (membrana quadrimensional com três coordenadas espaciais e uma coordenada temporal que recobre o Universo).

Origem das ondas gravitacionais

As ondas gravitacionais se originam quando ocorrem fenômenos e eventos catastróficos no Universo, como a explosão de supernovas pela explosão de uma estrela massiva, a interação entre aglomerados de galáxias e buracos negros, a fusão de estrelas de nêutros ou de buracos negros, o movimento de estrelas em sistemas binários, e muitos outros.

Como uma onda gravitacional é detectada?

Em meados de 1970, as ondas gravitacionais foram detectadas indiretamente quando os cientistas que usavam o radiotelescópio de Arecibo, Porto Rico, observaram e analisaram o comportamento de dois pulsares orbitando-se, e concluiram que eles estavam se aproximando.

A explicação encontrada pela equipe foi a de que esse sistema provavelmente estava irradiando energia através de ondas gravitacionais, constatação que foi laureada com o Prêmio Nobel de Física aos físicos Joe Taylor (1941-) e Russell Hulse (1950-) em 1993.

Só em 14 de setembro de 2015 que as ondas gravitacionais foram detectadas diretamente, concedendo, em 2017, o Prêmio Nobel de Física aos físicos Kip Thorne (1940-), Rainer Weiss (1932-) e Barry Barish (1936-).

Essa detecção aconteceu pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser, por meio de equipamentos ultrassensíveis que captaram o sinal da fusão de dois buracos negros com 36 e 29 massas solares, a aproximadamente 1,3 bilhão de anos-luz da Terra. Quando ocorreu a colisão entre eles, foram geradas e detectadas as ondas gravitacionais.

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Albert Einstein e as ondas gravitacionais

As ondas gravitacionais foram previstas pelo físico Albert Einstein (1879-1955) por meio da sua teoria da relatividade geral, que explica a gravidade como uma deformação do tecido espaço-tempo pelos corpos de elevadas massas.

Pensando nisso, Einstein supôs que esses corpos massivos, quando se movessem um em direção ao outro, deveriam gerar oscilações no tecido espaço-tempo que se propagariam por todo o Universo na velocidade da luz — as ondas gravitacionais.

Como as ondas gravitacionais nos afetam?

As ondas gravitacionais têm mínimo ou nenhum impacto direto sobre nós; contudo, são extremamente importantes para as pesquisas científicas, permitindo compreender ainda mais sobre o Universo.

Importância das ondas gravitacionais

As ondas gravitacionais são muito importantes para a ciência. Elas nos permitiram descobrir qual a origem de alguns metais pesados e de metais preciosos, como a prata e o outro. Além disso, o seu estudo permite:

• compreender o Universo por meio de uma nova ótica;
• detectar fenômenos e eventos que ocorrem na ausência de luz ou mínima luminosidade, como colisões entre buracos negros.
• comprovar as previsões da teoria da relatividade geral de Albert Einstein;
• comprovar as teorias a respeito da origem e natureza do Universo;
• detectar novos corpos celestes.

Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (Ligo)

O Ligo (do inglês, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) é um observatório de ondas gravitacionais nos Estados Unidos da América. Ele foi capaz de detectar diretamente as ondas gravitacionais geradas na fusão de estrelas de nêutrons.

Essa descoberta concedeu o Prêmio Nobel de 2017 aos físicos Kip Thorne (1940-), Rainer Weiss (1932-) e Barry Barish (1936-).

Diferenças entre ondas gravitacionais, ondas mecânicas e ondas eletromagnéticas

As ondas gravitacionais, ondas mecânicas e ondas eletromagnéticas são ondas com características bem distintas:

• Ondas mecânicas: carecem de meio material (fluidos e sólidos) para se propagarem, como é o caso das ondas sonoras.
• Ondas eletromagnéticas: não carecem de meio material para se propagarem, em razão disso, são capazes de se propagar pelo vácuo, como é o caso das ondas de rádio.
• Ondas gravitacionais: são geradas por oscilações no tecido espaço-tempo.

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Ótica e Física Moderna. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Ótica, Relatividade, Física Quântica (vol. 4). Editora Blucher, 2015.