Rappresentazione artistica di un wormhole (fonte: Alain r)
Viaggiare nello spazio e nel tempo, tuffandosi nei buchi neri e sfrecciando all'interno di un cunicolo spaziotemporale, un wormhole come quelli immaginati nel film Interstellar: sembra fantascienza, ma molto probabilmente tutto questo "diventa concepibile" dopo la scoperta delle onde gravitazionali. "Si apre un mondo per la ricerca. Anzi, si potrebbero aprire più mondi", ha detto Salvatore Capozziello, dell'università Federico II di Napoli, ricercatore dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e presidente delle Società Italiana di Relatività Generale e Fisica della Gravitazione (Sigrav).
"Le onde gravitazionali che adesso siamo in grado di intercettare sono direttamente connesse con la struttura degli oggetti che le emettono, vale a dire - ha spiegato l'esperto - posso desumere da un'onda gravitazionale le caratteristiche dell'oggetto che la emette". Diventa possibile costruire una nuova mappa del cielo: finora avevamo solo quella basata sulla luce visibile, o sui raggi X, o sull'infrarosso, e adesso si può costruire la mappa basata sulle onde gravitazionali.
"E' appena l'inizio di una lunga storia", ha rilevato Capozziello, perchè una mappa del genere potrebbe essere fatta di una miriade di oggetti che finora sono stati invisibili. Non solo: finora i buchi neri erano solo oggetti teorici previsti dalla teoria della relatività generale; adesso sono oggetti reali. Ne sono state appena visti due, distanti 1,3 miliardi di chilometri, fondersi in un nuovo buco nero. E' stato ascoltato il loro suono, ne sono state calcolate dimensioni e distanza. Che cosa significa tutto questo, a che cosa potrebbe servire? Sicuramente sono conoscenze senza precedenti e rivoluzionare, ma potrebbe esserci altro".
"Sappiamo - ha detto l'esperto - che i buchi neri sono così densi che non emettono luce e che qualsiasi cosa cada al loro interno non può più uscire". A questo punto bisogna fare i conti con il principio di conservazione dell'energia, per il quale "tutte le grandezze nel buco nero vengono preservate. Vale a dire che tutto ciò che viene ingoiato dal buco nero finisce da un'altra parte a formare un buco bianco".
All'interno del buco nero si forma un cunicolo spaziotemporale, un wormhole. Anche questi oggetti fantascientifici sono previsti dalle equazioni di Einstein, proprio come le onde gravitazionali. Queste ultime aiuteranno a trovarli, per esempio confermando o meno se il buco nero Sagittarius A che si trova al centro della Via Lattea è in realtà un wormhole, come alcuni calcoli indicano.
Viaggiare al loro interno, ha spiegato, potrebbe deformare l'ordine in cui siamo abituati a vivere passato, presente e futuro. "Tutto questo - ha aggiunto - è pura fisica teorica, ma se un domani si riuscisse a vedere un wormhole, significherebbe aver trovato il modo di viaggiare non solo nello spazio, ma nel tempo".
Image copyrightNASAImage captionPela primeira vez, cientistas detectaram as chamada ondas gravitacionais - um fenômeno previsto por Einstein cem anos atrás
Há 100 anos, Albert Einstein previu a existência de ondas gravitacionais como parte de sua Teoria Geral da Relatividade.
Durante décadas, os cientistas vinham tentando, sem êxito, detectar essas ondas – fundamentais para entender as leis que regem no Universo.
Isso até esta quinta-feira - um dia que já vem sendo considerado histórico, já que um grupo de cientistas de vários países anunciou ter conseguido detectar pela primeira vez as chamadas ondas gravitacionais.
Essa comprovação é uma das maiores descobertas da ciência do nosso tempo porque, além de confirmar as ideias de Einstein, abre as portas para maneiras totalmente novas de se investigar o Universo. A partir de agora, a astronomia e outras áreas da ciência entram uma nova era.
Os pesquisadores do projeto LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, ou observatório de Interferometria de Ondas Gravitacionais), em Washington e na Lousiana, observaram o fenômeno e acompanharam distorções no espaço com a interação de dois buracos negros a 1,3 bilhão de anos-luz da Terra.
Mas o que exatamente essa descoberta significa? Veja seis dos principais pontos.
O que exatamente são ondas gravitacionais?
Segundo a teoria de Einstein, todos os corpos em movimento emitem essas ondas que, como uma pedrinha que afeta a água quando toca nela, produz perturbações no espaço.
A Teoria da Relatividade de Einstein é um pilar da física moderna que transformou nosso entendimento do espaço, do tempo e da gravidade. E por meio delas entendemos muitas coisas: da expansão do Universo até o movimento dos planetas e a existências dos buracos negros.
Image copyrightLIGOImage captionCientistas disparam lasers por longos túneis, tentando identificar as ondulações no tecido de espaço-tempo
Essas ondas gravitacionais são basicamente feixes de energia que distorcem o tecido do espaço-tempo, o conjunto de quatro dimensões formado por tempo e espaço tridimensional.
Assim, qualquer massa em movimento produz ondulações nesse tecido tempo-espaço. Até nós mesmos.
E Einstein previu que o Universo estava inundado por essas ondas. Esse efeito, no entanto, é muito fraco, e apenas grandes massas, movendo-se sob fortes acelerações, podem produzir essas ondulações em um grau razoável.
Assim, quanto maior essa massa, maior é o movimento e maior são as ondas. Nessa categoria entram explosões de estrelas gigantes, a colisão de estrelas mortas superdensas e a junção de buraco negros. Todos esses eventos devem radiar energia gravitacional na velocidade da luz.
Como os cientistas detectaram essas ondas?
Os pesquisadores trabalhavam há anos para detectar as minúsculas distorções causadas quando as ondas gravitacionais passam pela Terra. Os detectores nos Estados Unidos – localizados no Ligo – e na Itália (conhecido como Virgo) são ambos formados por dois túneis idênticos em forma de L, de 3 km de largura.
Image copyrightReproducao
Nele, um feixe de laser é gerado e dividido em dois – uma metade é disparada em um túnel, e a outra entra pela segunda passagem.
Espelhos ao final dos dois túneis rebatem os feixes para lá e para cá muitas vezes, antes que se recombinem. Se uma onda passa pelo túnel, ela vai distorcer levemente seu entorno, mudando a longitude dos túneis em uma quantidade diminuta (apenas uma fração da largura de um átomo).
E a forma com que as ondas se movem pelo espaço significa que um túnel se estira e outro se encolhe, o que fará com que um raio laser viaje uma distância levemente maior, enquanto o outro fará uma viagem mais curta.
Como resultado, os raios divididos se recombinam de uma maneira diferente: as ondas de luz interferem entre si, em vez de se cancelarem. Essa observação direta abre uma nova janela para o cosmos, uma janela que não seria possível sem Einstein.
E qual a implicação disso?
Os objetos também emitem essas perturbações que acabaram de ser detectadas, mas a partir de agora os físicos poderão olhar os objetos com as ondas eletromagnéticas e escutá-los com as gravitacionais.
“Agora, o que se tem são sentidos diferentes e complementares, para estudar as mesmas fontes. E com isso, podemos extrair muito mais informações”, disse à BBC Mundo, Alicia Sintes, do departamento de física do Instituto de Estudos Espaciais da Catalunha, na Espanha, que participou do projeto.
“Não estamos falando de expandir um pouco mais o espectro eletromagnético, mas de um espectro totalmente novo.”
Image copyrightAPImage captionDescoberta anunciada nesta quinta-feira comprova teoria centenária de Einstein (acima)
A especialista afirma as ondas eletromagnéticas dão informações do Universo quando ele tinha 300 mil anos de idade.
“Já com as ondas gravitacionais, pode-se ver as (ondas) que foram emitidas quando o Universo tinha apenas um segundo de idade.”
É isso que será possível estudar a partir de agora.
Outro impacto diz respeito aos buracos negros: nosso conhecimento sobre a existência deles é, na verdade, bastante indireto. A influência gravitacional nos buracos negros é tão grande que nem a luz escapa de sua força. Mas não podemos ver isso em telescópios, só pela luz da matéria sendo partida ou acelerada à medida que chega muito perto de um buraco negro.
Já as ondas gravitacionais são um sinal que vem desses objetos e carrega informações sobre eles. Nesse sentido, pode-se até dizer que a recente descoberta significa a primeira detecção direta dos buracos negros.
Qual o efeito causado por essas ondas na Terra?
Quando as ondas gravitacionais passam pela Terra, o tempo-espaço que nosso planeta ocupa deve se alternar entre se esticar e se comprimir.
Pense em um par de meias: quando você as puxa repetidas vezes, elas se alongam e ficam mais estreitas.
Os interferêmetros do Ligo, aparelhos usados para medir ângulos e distâncias aproveitando a interferência de ondas eletromagnéticas, vêm buscando esse estiramento e compressão por mais de uma década.
A expectativa era a de que ele detectaria distúrbios menores do que uma fração da largura de um próton, a partícula que compõe o núcleo de todos os átomos.
Qual pode ser o impacto dessa descoberta?
É fácil especular que as maiores revelações virão de áreas cujas dúvidas sequer foram levantadas. Sempre foi esse o caso quando novas técnicas de observação são descobertas.
Mas considere agora só a Teoria da Gravidade. Por mais brilhante que Einstein fosse, sabemos que suas ideias estão incompletas.
A teórica da Relatividade descreve o Universo muito bem em escalas amplas. Mas, para domínios menores, temos de recorrer a outras teorias.
Assim, não há uma quantificação da Teoria da Gravidade. Para chegarmos lá, temos de investigar lugares com gravidade extrema: os buracos negros.
É lá que rotas para explicações mais complexas podem ser encontradas, nos desvios que as ondas gravitacionais mostraram.
Essa detecção vai render o Prêmio Nobel para os cientistas?
É muitíssimo provável. Como sempre, o debate vai girar em torno dos envolvidos e seus lugares na cadeia de descobertas. Quem vai ser considerado o responsável pelas contribuições mais importantes para se chegar à detecção das ondas?
Mas uma coisa é certa: hoje as grandes descobertas para a ciência hoje estão atreladas a grandes máquinas. Além disso, sem a colaboração do Ligo com centenas de participantes – que trabalham em campos diferentes, usando tecnologias diferentes -, jamais chegaríamos a este momento
