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Salvador Nogueira é jornalista de ciência e autor de 11 livros

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Buracos negros em colisão: consórcio internacional anuncia segunda detecção de ondas gravitacionais

Por Salvador Nogueira

As ondas gravitacionais já dispensam apresentações desde fevereiro, com o espalhafatoso anúncio da primeira detecção feita por duas instalações gêmeas nos Estados Unidos. Mas houve aqueles poucos que ainda achavam que tudo podia não ter passado de um engano, um alarme falso. Cautela justificável, é claro. Mas agora essa possibilidade não existe mais.

Nesta quarta-feira (15), durante a 228a Reunião da Sociedade Astronômica Americana, em San Diego, o consórcio internacional de pesquisadores responsável pela primeira descoberta anunciou uma segunda detecção de ondas gravitacionais. O evento que a gerou aconteceu cerca de 1,4 bilhão de anos atrás, quando dois buracos negros (a exemplo da primeira detecção) espiralaram um ao redor do outro até se fundirem, numa monumental colisão.

Quando objetos com muita massa se deslocam pelo espaço, eles produzem flutuações no próprio tecido do espaço-tempo — como se o espaço fosse a superfície de um lago, e os buracos negros fossem objetos se deslocando por ele e produzindo ondas em sua superfície conforme se deslocam.

Em geral, os movimentos dos objetos celestes são muito suaves para produzir marolas detectáveis. Mas quando dois objetos com muita massa se deslocam um ao redor do outro perto da velocidade da luz e terminam por colidir, é como se uma pedra fosse subitamente atirada no lago do espaço-tempo, produzindo grandes oscilações que se propagam em todas as direções — e aí as ondas gravitacionais se tornam detectáveis por nossos instrumentos mais sensíveis.

É isso que o LIGO, com suas instalações gêmeas localizadas em lados opostos dos Estados Unidos, tem capacidade para detectar (para saber exatamente como, veja o vídeo abaixo). E foi o que ele captou em 26 de dezembro de 2015, à 01h38min53s (de Brasília), quando as ondas gravitacionais produzidas 1,4 bilhão de anos atrás finalmente atingiram a Terra, viajando pelo espaço à velocidade da luz.

Foi a segunda detecção do LIGO, sigla inglesa para Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria de Laser. “Ela colocou de fato o ‘O’ na sigla”, brincou Albert Lazzarini, professor do Caltech e vice-diretor do LIGO.

AS NOVIDADES
A exemplo da detecção inaugural, feita em 14 de setembro de 2015, essa também envolve a colisão de dois buracos negros. Mas dessa vez os objetos são bem menores, com respectivamente 14 e 8 vezes a massa do Sol. Ao se fundirem, produziram um buracão negro de 21 massas solares — o que significa dizer que o equivalente a um Sol inteiro foi dissipado na forma das ondas gravitacionais, que o LIGO conseguiu detectar a 1,4 bilhão de anos-luz de distância. Os resultados foram descritos em artigo aceito para publicação no periódico “Physical Review Letters”.

Na primeira detecção, os buracos negros em colisão tinham 29 e 36 massas solares — objetos tidos como atípicos pelos astrofísicos, pois as supernovas que observamos hoje (estrelas de alta massa que explodem suas camadas superiores após esgotarem seu combustível) não teriam massa suficiente para, após sua detonação, produzir buracos negros desse tamanho aí.

“Os modelos astrofísicos não preveem para essas estrelas massas maiores que 100 massas solares, portanto elas, nesses modelos, não conseguiriam formar buracos negros de 30 massas solares”, explica Odylio Aguiar, pesquisador do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) e membro da Colaboração LIGO — o consórcio internacional de cientistas que analisa os dados do observatório americano.

“Entretanto, existem fortes indícios de que a primeira geração de estrelas poderia ter um limite muito maior — algo como 500 massas solares. Para essas seria fácil produzir um buraco negro de 30 massas solares”, complementa. “Portanto, existe a hipótese de que os buracos negros do evento GW150914 [sigla para Onda Gravitacional de 14 de setembro de 2015] teriam sido oriundos das primeiras estrelas formadas no Universo.”

Já a segunda detecção, GW151226 [26 de dezembro de 2015], envolve buracos negros “convencionais”, produzidos por restos de estrelas de gerações mais recentes. Mas não é por isso que o evento é menos interessante — ele permite pela primeira vez investigar a física de buracos negros a fundo, algo que evidentemente não se pode fazer com observatórios convencionais, que colhem luz. (O objeto se chama buraco negro justamente porque, em seu interior, nada consegue escapar de sua gravidade, nem mesmo a luz. Ou seja, se você tentar “enxergar” um buraco negro, está com um problema sério.)

Com efeito, os pesquisadores parecem ter conseguido identificar a rotação de um dos buracos negros envolvidos na colisão, e será possível confrontar o resultado com modelos, a fim de compreender melhor esses misteriosos objetos cósmicos.

“Esse evento consagra a astronomia de ondas gravitacionais, e o LIGO como um observatório de ondas gravitacionais”, festeja Aguiar.

NOVAS DETECÇÕES
Agora que o sistema atingiu comprovamente a sensibilidade necessária para fazer detecções desse tipo (graças a uma recente atualização, chamada de LIGO Advanced), a coisa deve esquentar mesmo. Aliás, houve uma “quase detecção” também em outubro de 2015 (entre as duas confirmadas), mas que não foi reportada por carecer de confiabilidade suficiente — “apenas” 85% de chance de ser real. Os cientistas são bastante exigentes com essas coisas: as duas ocorrências efetivamente anunciadas têm um nível de confiança de 99,9999%.

E é importante notar que não é só de buracos negros que vive a geração de ondas gravitacionais — estrelas de nêutrons, que são um pouco menos densas, mas ainda assim reunem muita massa, também podem gerá-las. “Vamos torcer agora por um evento que envolva uma estrela de nêutrons”, diz Aguiar. “Nesta oportunidade, existe uma boa chance de descobrirmos coisas novas, tais como a equação de estado de uma estrela de nêutrons, sua ligação com disparos de raios gama e fenômenos em um ambiente onde efeitos quânticos e gravidade forte estão presentes.”

Ou seja, abrimos uma nova porta para descobrir os segredos do Universo. E agora ele nos convida a entrar. Vamos?

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