Detectadas ondas gravitacionais que confirmam teoria de Einstein

Os dois detectores da experiência Advanced LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory – figura 1) parecem ter observado directamente, e pela primeira vez, ondas gravitacionais. A existência destas deformações no espaço-tempo, que se propagam à velocidade da luz, é a última grande previsão da Teoria da Relatividade Geral de Einstein ainda não verificada. A confirmar-se — em ciência é fundamental a verificação independente de cada alegada descoberta — trata-se de um momento histórico, precisamente no ano em que a Relatividade Geral completa 100 anos.

A detecção abre uma janela para o estudo de um Universo, até agora largamente desconhecido, de fenómenos extremos como colisões de estrelas de neutrões, de buracos negros e o colapso gravitacional de estrelas maciças. As perspectivas são excitantes nesta área com a entrada em funcionamento ainda este ano do Advanced VIRGO, um detector semelhante construído nos arredores de Pisa, Itália, resultado de uma colaboração entre vários países europeus. O plano é usar os três detectores como um só instrumento mais sensível e fidedigno.

A descoberta foi anunciada numa conferência de imprensa que teve lugar às 10h30m EST (15h30m em Portugal continental) no National Press Club, em Washington. A equipa do LIGO reportou a detecção de um sinal com uma significância estatística de 5.1 sigma ou seja, os cientistas têm 99.9999% de certeza de que é real. O sinal foi observado por ambos os detectores do LIGO e movia-se aparentemente à velocidade da luz. Mais extraordinária é a origem das ondas gravitacionais. O sinal apresentava uma forma muito característica, consistente com o padrão gerado pela colisão de dois buracos negros. A análise dos dados permitiu deduzir que os dois corpos teriam massas individuais de 36 e 29 massas solares formando um buraco negro único de 62 massas solares após a colisão. A diferença de massa — 3 massas solares  — foi emitida sob a forma de ondas gravitacionais! Repito: três massas solares transformadas em energia! Por um breve instante, o sistema emitiu 50 vezes mais energia do que todas as estrelas do Universo combinadas! O sinal era tão claro que os astrónomos puderam observar o “badalar” do novo objecto enquanto dissipava energia até estabilizar num buraco negro rotativo. Os cientistas estimam que a colisão se deu numa galáxia a uma distância de 1.3 mil milhões de anos-luz. A descoberta vem descrita num artigo na revista Physical Review Letters de hoje (11 de Fevereiro de 2016).

A figura 2 mostra os sinais observados no dia 14 de Setembro de 2015 pelos dois detectores do LIGO. Cada um dos dois primeiros gráficos mostra o sinal observado por um detector (linha espessa) e o previsto pela teoria para a colisão de dois buracos negros (linha fina). O último gráfico mostra os sinais observados pelos dois instrumentos sobrepostos e ajustados no tempo para ter em conta as localizações diferentes dos detectores. A concordância mútua e de cada sinal com as previsões teóricas é notória.

A detecção deste sinal, se for confirmada, demonstra de uma vez por todas algo frequentemente encarado como um facto em vez de uma hipótese — que os buracos negros realmente existem!

Aparentemente, a descoberta hoje anunciada será a primeira de muitas pois a equipa refere que desde Setembro de 2015 vários outros sinais foram detectados!

Luís Lopes

Ciência na Imprensa Regional – Ciência Viva

Legenda da figura 1 - Um dos detectores da experiência LIGO, em Hanford, estado de Washinton. O outro detector situa-se em Livingston, estado de Louisiana.  Crédito: LIGO.

Legenda para figura 2 – Resultados da detecção da onda gravitacional. Crédito: LIGO.