sábado, 3 de abril de 2010

Tremores no Universo, Ondas Gravitacionais



Simples assim, o tecido do universo não fica lá 'paradão' o tempo todo, graças a alguns eventos astronômicos são criadas ondas gravitacionais. Estas ondas simplesmente "comunicam" para o resto do espaço algumas alterações gravitacionais bruscas que trariam efeitos interessantes.. como repentinamente aumentar ou diminuir a aceleração gravitacional ou modificar o tamanho das coisas.

Não que seja possível perceber estas alterações com facilidade.

Afinal, as ondas gravitacionais não são tão fortes assim. E até os eventos mais "catastroficos", como as colisões de buracos-negros, criariam ondas cujo efeito poderia ser uma contração/esticamento de apenas 10-18 metros!
Mas por que as ondas gravitacionais são tão fracas?

Detalhe, as ondas gravitacionais Nunca foram observadas diretamente. Um dos grupos de pesquisadores com objetivo de encontrá-las utiliza uma aparelho já bem conhecido, um interferômetro. A diferença para os antigos aparelhos é a sua imensa precisão. Este é o grupo do LIGO. O imenso interferômetro montado tem forma de L e seus dois braços tem uma extensão de 4km.








A idéia de ondas gravitacionais foi proposta por Einstein em 1915 como consequência da sua Teoria da Relatividade Geral. E, em fato, é um efeito intimamente ligado com o motivo de ter sido elaborada a TRG. Vejamos o porquê disto...

Na elaboração da Teoria da Relatividade Especial (ou restrita) Einstein postula que a velocidade da luz é a maior velocidade possível na natureza. Ou seja, nada pode ser mais rápido do que a luz. (exceto um jegue que um colega meu viu em Tucano-BA, mas não entrarei neste assunto)
Porém, esta visão era incompativel com um conceito dado como certa a mais de um século. A força da gravidade.
Por que a incompatibilidade? Oras, segundo os conceitos da gravitação, a força de atração gravitacional aparece instantaneamente com o corpo que a gera. Veja agora o problema...

Se repentinamente o sol sumisse, segundo a visão Newtoniana da gravidade, o efeito gravitacional cessaria imediatamente e a Terra assumiria um trajeto retilineo com velocidade uniforme. Situação demonstrada na sequência de imagens abaixo.



Porém, o brilho do sol demora 8 minutos para chegar à Terra, caso o efeito fosse instantaneo seria dizer que o efeito gravitacional foi transmitido mais rapidamente do que a luz. O que vai contra o postulado básico da TRE de que nada pode ser transmitido mais velozmente do que c, a velocidade da luz.

A partir deste problema de incompatibilidade entre a gravitação e a relatividade restrista, Albert Einstein elaborou uma nova visão do universo. Surgiu a Teoria Geral da Relatividade, onde a gravidade não era mais algo que agia por motivos misteriosos mas sim uma consequência direta da curvatura do espaço-tempo. E este é um conceito dificil para mutias pessoas captarem: a curvatura do espaço-tempo. É simplesmente uma modificação no 'tecido do universo'. As duas imagens a seguir devem ajudar a compreender a idéia:




A primeira figura mostra o espaço-tempo "tranquilo", sem perturbações pois não há matéria. A segunda figura mostra a contração gerada no espaço tempo pela presença de matéria. A idéia é basicamente esta.

Com este novo modelo Einstein descobriu (atraves de equações) que a velocidade de propagaçaõ das ondas gravitacionais seria igual à velocidade da luz. O que resolve o problema, entre TRE e gravidade, e "destroi" a mecânica newtoniana.

Mas, o que as ondas gravitacionais tem haver com isso? Simples. Todas as mudanças no 'tecido' do espaço-tempo são comunicadas através de ondas gravitacionais, ao invés de serem instantaneas. Veja como ficaria então a situação meramente hipotetica do Sol desaparecer, utilizando do modelo einsteiniano

Terra orbitando sol normalmente
Situação do Sol desaparecendo.
Apesar do sol já ter desaparecido a Terra mantém sua órbita. Nota-se a formação de ondas gravitacionais saindo de onde estava antes o Sol.
Ondas gravitacionais chegam à Terra
Após as ondas gravitacionais 'comunicarem' ao planeta a mudança no campo gravitacional; ele assume uma trajetória retilinea com velocidade uniforme.


Por fim, deixo aos interessados uma pequena lista de reprodução (5 vídeos sobre ondas gravitacionais, todos em inglês)

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