Foi um momento, apenas um momento, quando todos pareciam ter uma folga de falar sobre guerras e política e olhar para o céu. Em 11 de fevereiro de 2016, grandes veículos noticiosos relataram que pela primeira vez, a humanidade havia detectado ondas gravitacionais passando pela Terra do mais profundo espaço, um fenômeno extremamente sutil, embora profundo, previsto por Albert Einstein em 1916. As ondas vieram de dois buracos negros que colidiu 1, 3 bilhão de anos atrás, um impacto cósmico que gerou dez vezes mais poder que o poder de luz de todas as estrelas no universo observável combinado. Mas as ondas gravitacionais que criaram se desvaneceram a um mero filete enquanto ondulavam através do espaço e do tempo. Nenhum instrumento já havia sido capaz de detectá-los - até agora.
Desta história
Black Hole Blues e outras músicas do espaço sideral
ComprarConteúdo Relacionado
- Cientistas ouvem dois furos negros ainda mais antigos
Embora a conquista tenha sido possível graças a mais de mil cientistas e engenheiros que trabalharam por décadas, os principais impulsionadores foram Kip Thorne, Ronald Drever e Barry Barish, todos da Caltech; e Rainer Weiss, do MIT. Para capturar sua pedreira incrivelmente pequena, eles implantaram um detector excepcionalmente grande, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser de US $ 620 milhões, ou LIGO, que tem uma parte na Louisiana e outra no Estado de Washington.
Thorne fez campanha pelo projeto durante as décadas de 1980 e 1990 em uma série de palestras de alto nível em todo o mundo. Magra e barbada, ele já era uma lenda da astrofísica - um teórico com uma visão tão expansiva que mais tarde ajudaria a criar filmes de Hollywood como o Interstellar . Quando ele começou sua carreira, muitos físicos pensavam que as ondas gravitacionais eram ficção científica, apesar da previsão de Einstein. Em uma brusca ruptura com a física newtoniana, a teoria geral da relatividade de Einstein sugeriu que a gravidade gerou ondulações anteriormente não detectadas que se moviam através do espaço-tempo de maneira muito semelhante ao som.
Medir essas ondas, no entanto, parecia quase impossível. Em comparação com outras forças, a gravidade é extremamente fraca. A força eletromagnética entre dois elétrons é de 10 40 (mais de um trilhão de vezes um trilhão de vezes um trilhão) mais forte que sua atração gravitacional. Gravar uma onda gravitacional exigiria objetos extremamente massivos e instrumentos sensivelmente inimagináveis.
Ainda assim, Thorne diz acreditar que as ondas gravitacionais existiam quando ele começou seu doutorado em 1962. Ao longo da década de 1970, a maioria dos outros cientistas chegou a um acordo com ele, persuadida por modelos matemáticos e experimentos mentais herméticos. A música estava lá fora. Eles só não tinham ouvido ainda.
O LIGO, construído em meados da década de 1990 e ativado pela primeira vez em 2002, foi projetado para ser extremamente sensível a esses minúsculos trinados. O observatório compreendia dois detectores gigantes em forma de L situados a 1.865 milhas de distância. A distância entre eles e a localização remota dos dois locais impediria que os dois instrumentos captassem a interferência do mesmo tremor terrestre ou caminhão que passasse. Cada detector era composto de dois braços de 2, 5 milhas com um laser na junção, divididos em dois feixes e espelhos em cada extremidade. Quando uma onda gravitacional passava pelos tubos, os cientistas previram que ela distorceria o espaço-tempo - um décimo de milésimo do diâmetro de um próton. Essa distorção minúscula seria suficiente para alterar o comprimento dos tubos e fazer o laser brilhar nos detectores.
Nota do Editor, 28 de fevereiro de 2017: Este artigo originalmente se referia ao “pull” eletromagnético entre dois elétrons, mas “force” é uma palavra melhor para descrevê-lo.
Assine a revista Smithsonian agora por apenas $ 12
Este artigo é uma seleção da edição de dezembro da revista Smithsonian
ComprarA rodada inicial de experimentos LIGO mais de uma década atrás não conseguiu captar um sinal. Mas, em uma grande duplicação de sua aposta inicial, os pesquisadores convenceram a National Science Foundation a gastar mais US $ 200 milhões para atualizar o LIGO e, até 2015, o trabalho estava concluído. A equipe de pesquisa agora incluiu mais de 1.000 cientistas em 90 instituições em todo o mundo. As expectativas eram esmagadoras. Em agosto do ano passado, Weiss disse a Janna Levin - uma astrofísica da Columbia que estava escrevendo um livro sobre o LIGO chamado Black Hole Blues e outras canções do Outer Space - “Se não detectarmos buracos negros, isso é um fracasso”.
Na segunda-feira, 14 de setembro de 2015, uma onda gravitacional veio de algum lugar no fundo do céu do sul. Ele pingou o instrumento na Louisiana antes de cruzar os Estados Unidos para fazer o instrumento no Estado de Washington sete milissegundos depois. Às 5:51 da manhã, o equipamento do LIGO finalmente registrou aquele pequeno chilrear.
Como disse Levin, a grande conquista do LIGO foi adicionar uma trilha sonora ao que antes era um filme mudo. Noventa e cinco por cento do universo é escuro, o que significa que está além da medição dos nossos telescópios e dispositivos de radar mais avançados. Aquela fraca onda gravitacional permitiu aos cientistas detectar um par de buracos negros pela primeira vez - e eles eram muito maiores do que o esperado. Uma era 29 vezes a massa e a outra 35 vezes a massa do Sol.
Quando Thorne e Weiss viram os logs pela primeira vez, eles temiam que os hackers tivessem inserido dados corrompidos nos registros. (Drever foi incapaz de compartilhar sua resposta: ele havia adoecido ao longo dos anos e estava em uma casa de repouso em sua Escócia natal.) Foram necessárias semanas de investigação antes que os cientistas aceitassem sua realização.
Em 26 de dezembro de 2015, o LIGO gravou ondas gravitacionais de outra fusão de buraco negro. Os pesquisadores ainda estão trabalhando para aperfeiçoar os instrumentos, que, segundo eles, só melhorarão na medição de distâncias cósmicas distantes.
Detectar buracos negros, embora verdadeiramente momentosos, é apenas o começo. Cada vez mais descobriremos o quanto não sabemos. Essa é a verdadeira emoção para Thorne, Weiss e seus colegas. E se a matéria escura se transformar em gravidade de maneiras que ninguém jamais considerou? Se pegarmos ondas gravitacionais logo após o Big Bang, o que isso nos ensinará sobre a natureza do universo? Graças ao LIGO, podemos agora começar a ouvir as composições fascinantes tocando entre as estrelas, a música ainda desconhecida do que mais está lá fora
"Eles deram à humanidade uma maneira completamente nova de olhar o universo". Stephen Hawking, parabeniza Kip Thorne, Rainer Weiss, Barry Barish e Ronald Drever, os primeiros cientistas a detectarem ondas gravitacionais, na revista americana Smithsonian 2016 Ingenuity Awards. Este ano, os gênios por trás do LIGO anunciaram que finalmente encontraram o que Albert Einstein havia previsto um século atrás.
