O que são ondas gravitacionais?

Ondas gravitacionais são ondulações no espaço-tempo produzidas pela aceleração de objetos extremamente massivos, como dois buracos negros ou duas estrelas de nêutrons orbitando um ao outro. Elas se propagam pelo Universo à velocidade da luz.

O mecanismo: espaço-tempo que se deforma

Segundo a relatividade geral de Albert Einstein, massa e energia deformam o espaço-tempo.

Quando objetos muito massivos aceleram de maneira assimétrica, essa deformação pode produzir perturbações que se propagam para longe da fonte.

Essas perturbações são as ondas gravitacionais.

O que produz ondas gravitacionais fortes?

Os eventos mais intensos conhecidos incluem:

• fusões de buracos negros;
• fusões de estrelas de nêutrons;
• sistemas binários extremamente compactos;
• determinados eventos astrofísicos assimétricos.

Um exemplo particularmente importante é a fusão de dois buracos negros. À medida que eles orbitam um ao outro, perdem energia na forma de ondas gravitacionais e se aproximam até se fundirem.

Como elas afetam a Terra?

Quando uma onda gravitacional passa pela Terra, ela provoca uma alteração extremamente pequena nas distâncias entre objetos.

Essa mudança é tão pequena que precisa ser medida com instrumentos extremamente sensíveis.

Os detectores LIGO, Virgo e KAGRA utilizam interferômetros com braços de quilômetros de comprimento para detectar essas variações.

Como o LIGO consegue detectá-las?

O LIGO divide um feixe de laser em dois caminhos perpendiculares.

Os feixes percorrem longos braços, são refletidos por espelhos e depois recombinados.

Se uma onda gravitacional altera ligeiramente o comprimento de um braço em relação ao outro, o padrão de interferência da luz muda.

O instrumento consegue detectar alterações de comprimento extremamente menores que o tamanho de um próton.

Por que essa descoberta foi tão importante?

A primeira detecção direta de ondas gravitacionais ocorreu em 2015, sendo anunciada em 2016.

O sinal veio da fusão de dois buracos negros.

Essa observação confirmou uma previsão fundamental da relatividade geral e inaugurou uma nova forma de observar o Universo.

Antes, os astrônomos dependiam principalmente de informações transportadas pela luz e outras formas de radiação eletromagnética.

Com ondas gravitacionais, também podem estudar eventos que praticamente não produzem luz.

Elas podem ser perigosas?

Não.

Mesmo ondas gravitacionais produzidas por eventos extremamente energéticos chegam à Terra com amplitudes minúsculas.

O efeito produzido no planeta é extraordinariamente pequeno e não representa uma ameaça para pessoas ou estruturas.

Resumo

Ondas gravitacionais são perturbações do espaço-tempo causadas pelo movimento acelerado de objetos muito massivos. Elas viajam à velocidade da luz e podem ser detectadas por interferômetros extremamente sensíveis. Sua descoberta permitiu observar diretamente fenômenos como fusões de buracos negros por uma forma completamente diferente da astronomia tradicional.