A gravidade não é apenas uma força que une tudo. Por meio de nossa compreensão da relatividade geral, sabemos que a gravidade pode produzir ondulações na estrutura das ondas espaço-tempo-gravitacionais.
Então, como funcionam as ondas gravitacionais?
Logo depois que Einstein propôs a relatividade geral, ele percebeu que a gravidade pode produzir ondas. Mas logo, ele duvidou de sua conclusão novamente. Ele percebeu a existência de ondas gravitacionais por meio da forma simplificada da teoria da relatividade geral, mas Einstein não sabia se as ondas gravitacionais realmente existiam ou eram apenas um produto do processo de simplificação.
É bem sabido que as equações da relatividade geral são difíceis de resolver, por isso não é de admirar que até o próprio Einstein tenha sido vago sobre isso. Demorou várias décadas para os físicos finalmente chegarem à conclusão definitiva de que a relatividade geral apóia a existência de ondas gravitacionais. Em outras palavras, as ondas gravitacionais são reais.
Quase todos os movimentos do universo produzirão ondas gravitacionais. Como qualquer outra onda, uma onda gravitacional pode ser gerada por uma ligeira oscilação. Se você mexer a água, verá ondas de água. Se sua garganta vibrar, você produzirá ondas sonoras. Se você sacudir um elétron, criará ondas eletromagnéticas. Para gerar ondas gravitacionais, tudo que você precisa fazer é acelerar o objeto.
As ondas gravitacionais se propagam para fora da fonte de onda na velocidade da luz, que são ondulações sob a ação da gravidade. Quando a onda gravitacional passar por você, você será esticado e espremido, como se uma mão enorme o amasse como plasticina.
Você sentirá as ondas gravitacionais?
Embora tudo no universo esteja produzindo ondas gravitacionais, você nunca as notou. Até agora, a gravidade é a mais fraca das quatro forças básicas da natureza. Mesmo se aumentarmos a gravidade em 10 ^ 27 vezes, a gravidade ainda é várias ordens de magnitude mais fraca do que as outras três forças básicas - força nuclear fraca, força eletromagnética e força nuclear forte. As ondas gravitacionais são mais fracas; ondas gravitacionais são distúrbios minúsculos acima da gravidade normal.
Isso também significa que as ondas gravitacionais geradas pelo movimento da sua mão são quase totalmente inexistentes. Para criar um grande número de ondas gravitacionais no espaço e no tempo, você precisa de movimentos de massa e energia muito grandes, como colisões de buracos negros, impactos de estrelas de nêutrons, explosões de supernovas, buracos negros supermassivos que engolem estrelas inteiras e até mesmo as forças caóticas liberadas em o início do Big Bang.
Se você estiver a menos de meia milha de dois buracos negros em fusão, as ondas gravitacionais liberadas pela fusão dos buracos negros serão fortes o suficiente para separá-lo. No entanto, se você estiver a centenas de quilômetros de distância, seu cabelo nem se moverá.
E nosso planeta está em uma posição muito vantajosa, milhões ou bilhões de anos-luz de distância desses eventos catastróficos. A amplitude da onda gravitacional que se propaga para a Terra não será maior do que a largura de um próton.
Claro que as ondas gravitacionais também são muito misteriosas
Como as ondas gravitacionais são extremamente fracas, levou quase um quarto de século de desenvolvimento tecnológico para que os humanos finalmente detectassem as ondas gravitacionais. Em 2015, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferência de Laser (LIGO) confirmou a primeira detecção de ondas gravitacionais. A onda gravitacional vem da fusão de dois buracos negros a 1,4 bilhão de anos-luz de distância.
As ondas gravitacionais fracas também têm uma vantagem: como as ondas gravitacionais são muito fracas, dificilmente interagem com qualquer matéria, então as ondas gravitacionais podem viajar livremente por todo o universo sem serem espalhadas ou absorvidas. Isso também significa que podemos ver coisas que normalmente não são vistas.
Se dois buracos negros colidem no meio do espaço, como podemos observar esse evento? Se os dois buracos negros não liberassem nenhuma forma de radiação eletromagnética durante a colisão, nosso telescópio não seria capaz de observar todo o processo. No entanto, essas colisões liberam uma grande quantidade de energia na forma de ondas gravitacionais, geralmente mais do que a soma da energia produzida por todas as estrelas do universo.
Desde que o LIGO detectou ondas gravitacionais pela primeira vez em 2015, o LIGO e o Virgo, outro grande interferômetro na Itália também usado para detectar ondas gravitacionais, confirmaram mais de 48 eventos de colisão de buracos negros. Passamos da detecção ocasional de ondas gravitacionais para um ramo maduro da astronomia. Essas vibrações de microssegundos ajudarão a próxima geração de astrônomos a compreender o funcionamento interno do universo e os mistérios recém-descobertos.
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