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Jornal GGN – Brasileiros fazem parte do projeto Ligo (sigla em inglês de Laser Interferometer Gravitacional-wave Observatory), que comprovou ontem (12) a existência de ondas gravitacionais formadas pela colisão de dois buracos negros, como Einstein havia previsto no século passado. Elton Alisson, da Agência FAPESP, divulgou que são nove brasileiros na equipe de mais de mil cientistas participantes do projeto, incluindo Riccardo Sturani, pesquisador do Instituto de Física Teórica da Universidade Estadual Paulista (IFT-Unesp).
Da Agência FAPESP
Brasileiros integram consórcio que observou ondas gravitacionais e buracos negros
Por Elton Alisson
Após uma série de rumores nos últimos meses, um consórcio internacional de cientistas, integrado por pesquisadores do Brasil, confirmou ontem (11/02) ter feito a primeira detecção direta de ondas gravitacionais – oscilações do espaço-tempo previstas por Albert Einstein (1879 –1955) há um século – geradas pela colisão e fusão de dois buracos negros.
O anúncio foi feito por cientistas do projeto Ligo (sigla em inglês de Laser Interferometer Gravitacional-wave Observatory) em uma coletiva de imprensa promovida pela National Science Foundation (NSF) em Washington, nos Estados Unidos, e publicado em um artigo na revista Physical Review Letters.
A colaboração científica reúne mais de mil cientistas de mais de 90 universidades e instituições de pesquisa de 15 países, além dos Estados Unidos.
Entre os participantes do projeto estão Odylio Denys de Aguiar, Marcio Constâncio Júnior, César Augusto Costa, Allan Douglas dos Santos Silva, Elvis Camilo Ferreira e Marcos André Okada, todos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), e Riccardo Sturani, pesquisador do Instituto de Física Teórica da Universidade Estadual Paulista (IFT-Unesp).
Os pesquisadores do Brasil participam da colaboração científica Ligo por meio de projetos apoiados pela FAPESP.
“Senhoras e senhores, nós detectamos ondas gravitacionais. Nós conseguimos”, anunciou David Reitze, diretor executivo do projeto Ligo, durante o evento.
Usando detectores gêmeos do projeto Ligo, situados um em Livingston, em Louisiana, e o outro em Hanford, em Washington, nos Estados Unidos – a três mil quilômetros de distância um do outro –, os pesquisadores afirmaram ter observado, pela primeira vez, ondas gravitacionais a partir de um evento cataclísmico, denominado GW 150914, em uma galáxia distante mais de 1 bilhão de anos-luz da Terra.
As ondas gravitacionais foram detectadas em 14 de setembro de 2015, às 6h51 no horário de Brasília, pelos detectores do Ligo.
Os pesquisadores afirmaram que as ondas gravitacionais foram produzidas durante os momentos finais da fusão de dois buracos negros que giraram um em torno do outro, como dois piões, irradiando energia como ondas gravitacionais.
Essas ondas gravitacionais têm um som característico, chamado de sinal sonoro, que pode ser usado para medir as massas de dois objetos.
Após girarem em torno um do outro, os dois buracos negros se fundiram em um único e mais massivo buraco negro em rotação.
Eles estimam que a energia de pico liberada sob a forma de ondas gravitacionais durante os momentos finais da fusão dos buracos negros foi dez vezes maior do que a luminosidade combinada (a taxa na qual a energia é liberada como luz) de todas as galáxias no Universo observável.
“Foi a primeira vez que isso foi observado”, afirmou Reitze. “Os buracos negros têm apenas 150 quilômetros de diâmetro, mas 30 vezes a massa do Sol. Quando se fundem há uma grande explosão de ondas gravitacionais”, explicou.
Sistema de detecção
Causadas por alguns dos fenômenos mais violentos do Cosmos, como colisões e fusões de estrelas massivas compactas, a existência das ondas gravitacionais foi prevista por Einstein, em 1915, em sua Teoria da Relatividade Geral.
O cientista postulou que objetos massivos acelerados distorciam o espaço-tempo, produzindo mudanças no campo gravitacional – as ondas gravitacionais – que se deslocam para fora da massa e viajam à velocidade da luz através do Universo, levando informações sobre suas origens, além de pistas valiosas sobre a natureza da própria gravidade.
Essas ondas gravitacionais, contudo, têm amplitude um milhão de vezes menor do que o diâmetro de um próton e chegam à Terra com uma amplitude muito pequena.
A fim de tentar detectar e localizar fontes de ondas gravitacionais, os pesquisadores usaram uma técnica conhecida como interferometria a laser, que utiliza detectores distantes entre si para medir as diferenças das observações.
Dessa forma, por meio dos detectores do Ligo – que foram desenvolvidos e são operados pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT) e o California Institute of Technology (Caltech), ambos dos Estados Unidos –, eles conseguiram observar as ondas gravitacionais produzidas pela colisão e fusão de dois buracos negros há cerca de 1,3 bilhão de anos-luz da Terra que foram convertidas em trechos de som.
“Essa primeira observação das ondas gravitacionais abre uma nova janela de observação do Universo e marca o início de uma nova era na pesquisa em Astronomia e Astrofísica”, avaliou César Augusto Costa, pesquisador do Inpe.
O grupo de pesquisadores do Inpe, liderado por Aguiar, trabalha no aperfeiçoamento da instrumentação de isolamento vibracional do Ligo, que irá operar com espelhos resfriados, e na caracterização dos detectores, buscando determinar fontes de ruído.
Já o grupo do IFT-Unesp, dirigido por Sturani, trabalha na modelagem e análise dos dados de sinais de sistemas estelares binários coascentes.
A modelagem é particularmente importante porque as ondas gravitacionais têm interação muito fraca com toda a matéria, tornando necessários, além de detectores de alto desempenho, técnicas de análises eficazes e uma modelagem teórica precisa dos sinais, explicou Sturani.
“Essa primeira observação de ondas gravitacionais pelo Ligo é resultado de uma tomada de dados que ocorreu entre agosto e setembro do ano passado. A última tomada de dados terminou agora em janeiro e a análise completa deverá ser publicada em abril”, disse.
Além do artigo na revista Physical Review Letters, os pesquisadores devem publicar nos próximos meses mais doze outros resultados da colaboração.
O artigo Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger (doi: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102), da LIGO Scientific Collaboration e Virgo Collaboration, pode ser lido aqui.
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“Os pesquisadores afirmaram
“Os pesquisadores afirmaram que as ondas gravitacionais foram produzidas durante os momentos finais da fusão de dois buracos negros que giraram um em torno do outro, como dois piões, irradiando energia como ondas gravitacionais”:
A contradicao que eu apontei anteriormente continua a existir: existem DUAS gravidades?
A pergunta é imprecisa
A teoria que melhor descreve os fenômenos gravitacionais é a Relatividade Geral, que é uma teoria de princípios bem definidos que consegue descrever tanto a gravidade fraca do nosso planeta, por exemplo, quanto as fortes gravidades dos buracos negros, quanto os campos gravitacionais radiativos.
Pense na analogia eletromagnética. Uma carga positiva e uma negativa estáticas se atraem, assim como a Terra atrai você. Cargas elétricas aceleradas irradiam luz, assim em certas condições alguns sistemas emitem ondas gravitacionais. Do mesmo modo que você não diz que existem duas forças elétricas só porque os fenômenos de atração estática e irradiação luminosa existem e são diferentes, não tem porque dizer que existem “duas gravidades” só porque a gravitação estática e a irradiação gravitacional são diferentes.
Mas, sim, a nossa melhor descrição sobre a gravidade, que é a Relatividade Geral, prediz vários comportamentos diferentes para a gravidade, como a força de atração da Terra sobre você, como a radiação gravitacional, há até um comportamento gravitacional análogo ao que a força magnética é para a força elétrica. Esse efeito prediz que se você girar uma quantidade enorme de massa em torno de um corpo, haverá uma força gravitacional que não é atrativa: http://movv.org/2010/04/01/foi-medido-um-campo-gravitomagnetico-um-passo-decisivo-para-a-teoria-do-campo-unificado/
No fim, você está fazendo uma pergunta sobre palavras, não sobre o fenômeno gravitacional em si. Existem várias maneiras diferentes de interação gravitacional preditas por nossa melhor teoria, mas, do meu ponto de vista, é mais elegante nomeá-los como “gravidade” a fim de deixar claro que são manifestações de um único conjunto de conceitos do que nomeá-los cada um de um jeito de forma fragmentada como se fossem “gravidades” diferentes.
“Existem várias maneiras
“Existem várias maneiras diferentes de interação gravitacional preditas por nossa melhor teoria, mas, do meu ponto de vista, é mais elegante nomeá-los como “gravidade” a fim de deixar claro que são manifestações de um único conjunto de conceitos do que nomeá-los cada um de um jeito de forma fragmentada como se fossem “gravidades” diferentes”:
Muito bom!
Mas ainda terminamos com o mesmo problema do “principio do universo” no Big Bang: uma expansao espacial muito alem da velocidade da luz, e “ondas gravitacionais” hoje que sao tao comportadinhas que so navegam aa velocidade da luz.
Nao bate com o que eu sei. Pelo menos enquanto a teoria de “variabilidade da velocidade gravitacional” (ouch!) nao existir, nao bate. Ver tambem meus comentarios previos sobre o assunto. Ver tambem a “maquina de gravidade e antigravidade” que eu publiquei aqui pouco tempo atraz. Nao bate com nada do que eu disse ou desenhei ou arquitetei.
Expansão não é movimento
Não sou especialista, e vou apenas dizer as coisas do modo simplificado como entendo.
O que é impossível é uma partícula se mover a velocidades maiores que a da luz em relação a outra partícula em um espaço-tempo plano e estático. É impossível haver transmissão de informação a velocidades maiores que a da luz.
O que ocorreu no Big Bang não foi um movimento maior que a velocidade da luz, foi uma criação de espaço-tempo entre as partículas. Espaço estava sendo criado a uma taxa muito alta entre os pares de partículas. Não é como uma explosão de matéria ocorrendo no espaço-tempo hoje. É uma expansão de espaço-tempo. E isso não viola o princípio de impossibilidade de transmissão de informação a velocidades maiores que a da luz entre dois eventos.
Não, existe uma distorção da gravidade
A gravidade, aliás, já é uma distorção do espaço-tempo, provocada pela massa de um corpo. No caso, quando os dois buracos negros se fundiram liberaram uma energia violenta, que ao se propagar provocou uma alteração maluca no espaço-tempo – justamente as ondas gravitacionais.
Esse artigo abaixo sobre o assunto é bem legal:
http://www.universetoday.com/127255/gravitational-waves-101/
Obrigado, Alan. Detestei o
Obrigado, Alan. Detestei o assunto, alias, especialmente porque as animacoes sao contraditorias. Pra exemplificar uma “onda gravitacional espiral”, por exemplo, a animacao deixa de ser quadripole e fica so no oval… Mas nao era quadripole ha poucos segundos (poucas animacoes) atraz?
(Nao, nao adianta me dizer que eu estou errado. Nao funciona. Nada bate com o que eu conheco.)
Pois é, Ivan
O assunto é muito louco mesmo. Como dizem os meus amigos mineiros, “o trem é doidimais, sô!”.
impressionante…a gente nem
impressionante…
a gente nem imagina, mas quando se dá conta e assunta aparece sempre um brasileiro ou mais em todo e qualquer lugar do universo e do universo paralelo e até pelas bordas dos buracos negros avista-se um bravo brasileiro…
Mas… e aí, será que o preço
Mas… e aí, será que o preço do barril de petróleo vai aumentar? Ou num tem nada a ver?
Essas ondas gravitacionais,
Essas ondas gravitacionais, contudo, têm amplitude um milhão de vezes menor do que o diâmetro de um próton e chegam à Terra com uma amplitude muito pequena.
Está errado isso. A amplitude não é pequena. A distorção no espaço e a consequente variação do comprimento de um objeto é que é pequena.
Na verdade a proposição de ondas gravitacionais é até trivial sem querer desmerecer o gênio de Einstein. Qualquer massa produz um campo gravitacional cuja intensidade depende também da distância, portanto o deslocamento oscilatório dessa massa tem que causar uma oscilação no campo. A grande coisa em minha opinião foi o desenvolvimento da tecnologia para obter a precisão necessária para detectar essa oscilação. O que levou 100 anos desde a proposição do modelo.
Outra coisa importante a respeito dessa experiência é comprovar que a velocidade de propagação seria igual a velocidade da luz. E isso me parece que ainda vai levar algum tempo.
“Na verdade a proposição de
“Na verdade a proposição de ondas gravitacionais é até trivial sem querer desmerecer o gênio de Einstein.”
A proposição de ondas gravitacionais só é trivial se escaparmos das amarras da mecânica newtoniana, pois nesta a gravidade é instântanea por consequência não seria capaz de gerar ondas. A genialidade de Enistein na criação da mecânica relativista onde a gravidade nada mais é do que uma consequência da curvatura do espaço-tempo causada pela matéria (energia). Os efeitos da gravidade no modelo Relativista deixam de ser instantâneos e passam a ter a velocidade da luz.
Para mim, o grande mérito desta pesquisa é comrpovar que a Teoria Geral da Relatividade, elaborada por Einstein a mais de 100 anos, demonstra cada vez mais a sua robustez. Isso não que dizer a amanhã, não possa surgir uma nova teoria que generalize a Relatividade, assim como esta fez com a mecânica newtoniana.
Boa observação…
Mas ai vem a pergunta, será que a velocidade de propagação da oscilação gravitacional coincide com a velocidade da luz?
E se coincidir, o que explicaria a conexão entre esses dois fenômenos?
Eletromagnetismo
A luz é uma forma de onda eletromagnetica, que se propaga sem massa pelo espaço. As ondas gravitacionais também se propagam sem massa, daí também alcançarem o limite físico de velocidade de propagação.
Alguém da área pode explicar melhor.
Seria interessante entender
Seria interessante entender melhor isso.
… estou sentindo a falta,
… estou sentindo a falta, aqui no comments desta mais uma comprovação de universo experimental das teorias de Einstein, da aguerrida claque físico-química dos partidários vetoriais críticos de Poincaré e César Lattes… a denegrir as equações experi/mentais de Einstein.
Vestindo a carapuça, mas nem tanto…
A questão não é estar errada as equações de Einstein, mas as interpretações que ele fez..
Para Einstein uma dimensão chamada “tempo” é alterada com a velocidade do sistema no espaço. E essa forma abstrata de entender o fenômeno leva a problemas sérios de interpretação.
Por outro lado todo processo físico para acontecer implica em haver um bóson mensageiro que vá do ponto A ao ponto B. Acontece que quando o sistema AB se desloca, a distância efetiva AB aumenta e daí o processo vai demorar mais para se completar. Para ilustrar suponha duas moças, Ana e Beatriz, paradas numa rua…
Ana está numa calçada e Beatriz noutra. Você então recebe de Ana um bilhete que deve ser entregue a Beatriz. Se elas estão paradas você só precisa atravessar a rua. Mas se elas estiverem descendo a rua você terá que atravessar a rua em diagonal para chegar até Beatriz. Ou seja, terá que andar uma distância maior do que a largura da rua que é a distância aparente entre Ana e Beatriz que caminham lado a lado.
Essa ilustração é com certeza bastante intuitiva de entender, mas durante um século os físicos enchiam, e ainda enchem, a boca para dizer que a compreensão do fenômeno seria sempre inacessível a idéia intuitivas. Uma lástima.
Também a propósito…
http://brasil.elpais.com/brasil/2016/02/11/ciencia/1455219778_040681.html