24 de out de 2014

Ondas Gravitacionais


Se há algo que cria expectativa para os físicos teóricos nas áreas de cosmologia e relatividade geral é o fato de que, mesmo previstas por Einstein em sua teoria, as ondas gravitacionais nunca foram detectadas. Ainda não surgiram provas experimentais consistentes e inequívocas de sua existência. 

Além das ondas (ou radiações) gravitacionais, existem mais três tipos, já confirmadas em experimentos consagrados. Uma delas é a eletromagnética, muito presente no nosso cotidiano. A energia elétrica, rádio, televisão, telefonia, etc. são exemplos de sua aplicação As outras duas só são obtidas em laboratório, porque os campos associados a elas atuam apenas na escala subatômica.

Falta a radiação gravitacional. Mas há um problema: sua amplitude é extremamente pequena. As perturbações que os cálculos teóricos prevêem possuem dimensões ínfimas.

Para se ter uma ideia, considere as ondas do mar. Quanto maior for a onda, isto é, quanto maior sua amplitude maior o dano que ela pode provocar em regiões costeiras. As ondas no mar são consequência indireta da força eletromagnética, responsável por uma propriedade peculiar dos líquidos: a coesão. Mesmo assim, na superfície, pode haver variações de altura. Portanto, ocorrem modulações na altura que são transmitidas em todas as direções. É o que se constata quando atiramos uma pedra em um lago tranquilo. A variação na altura decorrente do choque da pedra com a superfície do lago se propaga em todas as direções da superfície em círculos concêntricos.

O campo gravitacional estende-se pelo espaço e alcança galáxias ou além, mas com intensidade muito fraca. As perturbações que nele ocorrem são mínimas, tornando difícil sua detecção.

Einstein, em sua teoria da relatividade geral, propôs que o campo gravitacional geraria ondas caso fosse perturbado. Por exemplo, o movimento da Terra em torno do Sol produziria uma perturbação no campo gravitacional do Sol. Logo, a uma distância conveniente e com instrumentos apropriados, seria possível medir as ondas provocadas pelo movimento orbital da Terra.

Desde então experimentos complexos foram elaborados visando detectar as ondas gravitacionais (o gráviton, uma partícula equivalente ao fóton no caso da luz) que estaria propagando-se por todo o universo. Nenhuma experiência chegou a resultados satisfatórios, até hoje.

Porém, há dois indícios de sua existência. Após anos de observação, foi detectada perda de energia gravitacional num sistema binário de estrelas, onde uma delas é um pulsar. Mas as ondas gravitacionais emitidas pelo pulsar nunca foram detectadas.

Outro indício vem do que é denominado radiação cósmica de fundo, prevista teoricamente no início dos anos 50. Essa radiação, com temperatura de 3 Kelvins (-270 graus Celsius) foi confirmada em 1965, utilizando um radio telescópio. Ela é estudada exaustivamente, pois, de acordo com a teoria do “big bang”, está relacionada com a origem do universo. Mais recentemente, já no século XXI, a sonda WMAP aprimorou de forma expressiva os resultados.

Físicos teóricos demonstraram que ondas gravitacionais agiram durante um intervalo de tempo extremamente curto, num processo denominado “inflação cósmica”. Durante a inflação cósmica as leis da física, tal como conhecemos hoje, ainda não se aplicavam. Por exemplo, a força gravitacional era invertida, isto é, em vez de atrativa era repulsiva. Mesmo sendo um período muito curto, foi suficiente para permitir agregação de massa, possibilitando a formação de estrelas, galáxias, etc.

Resquícios dessa interação teriam deixado “pegadas” na “radiação cósmica de fundo”, de forma que hoje poderíamos detectar essas “pegadas”, que levam o sugestivo nome de “polarização-B”.

Então o raciocínio é o seguinte: se detectamos a polarização-B na radiação cósmica de fundo, então é verdade que a era da inflação aconteceu, e, portanto, as ondas gravitacionais existem, pois, é de sua existência que se concluiu pela ocorrência da era da inflação, entendeu? É uma “volta” na lógica, mas é a única coisa que temos. 

Recentemente, pesquisas utilizando um rádio telescópio que opera no pólo sul (BICEP2) anunciaram a descoberta das ondas gravitacionais. Entretanto, os resultados também foram insuficientes, devido ao não esclarecimento da seguinte questão: como saber se os registros instrumentais estão detectando efeitos da inflação cósmica, existente nos primórdios do universo, ou interferências indesejáveis oriundas de poeira galáctica?

Entra em cena a sonda espacial Planck e todas as atenções voltam-se para ela. Era preciso confirmar se não havia poeira galáctica na região observada. Contudo, trabalhos publicados recentemente mais uma vez mostraram resultados inconclusivos.

Questões fundamentais continuam sem comprovação experimental. Os físicos teóricos ainda terão que conviver com suas expectativas por mais algum tempo.

Nenhum comentário:

Postar um comentário