O Que São Ondas Gravitacionais?

Por volta de 1907 Minkowski percebeu que a Teoria da Relatividade Especial, introduzida por Albert Einstein em 1905 e baseada em trabalhos anteriores de Lorentz e Poincaré, poderia ser melhor entendida em um espaço de quatro dimensões, conhecido desde então como “espaço-tempo de Minkowski”, onde tempo e espaço não são entidades separadas, mas misturadas em um espaço-tempo de quatro dimensões , e no qual a geometria de Lorentz da relatividade especial pode ser muito bem representada. A parte inicial do seu discurso proferido na Assembléia de 80 de Cientistas Alemães Naturais e médicos (21 de setembro de 1908) hoje em dia é famosa:

“Os pontos de vista de espaço e tempo que eu gostaria de colocar antes de ter surgido a partir do solo da física experimental, e aí reside a sua força. Eles são radicais. Doravante, o espaço por si só, e o tempo por si só, estão condenados a desvanecer-se em meras sombras, e apenas uma espécie de união dos dois preservará uma realidade independente.”

A transformação de Lorentz foi originalmente o resultado da tentativa de Lorentz e outros cientistas, como Woldemar Voigt, para explicar as propriedades observadas da luz propagando-se no que se presumia ser o éter luminífero; Albert Einstein posteriormente reinterpreta a transformação como sendo uma consequência da natureza do espaço e tempo. A transformação de Lorentz substitui a transformação de Galileu da física newtoniana, que assumia um espaço e tempo absoluto. De acordo com a relatividade especial, a transformação de Galileu é apenas uma boa aproximação para velocidades relativas muito menores que a velocidade da luz.

Quando Lorentz sugeriu a sua transformação como uma descrição matemática precisa dos resultados experimentais, Einstein derivou as mesmas equações de duas hipóteses fundamentais: a invariância da velocidade da luz, c, e a necessidade de que as leis da física sejam iguais (ou seja, invariantes) em diferentes sistemas inerciais para diferentes observadores. Desta ideia surgiu o título original da teoria: “Teoria dos invariantes“. Foi Max Planck quem sugeriu depois o termo “relatividade” para ressaltar a noção de transformação das leis da física entre observadores movendo-se relativamente entre si.

A chamada experiência de Michelson-Morley, uma das mais importantes e famosas experiências da história da física, foi levada a cabo em 1887 por Albert Michelson (1852 – 1931) e Edward Morley (1838-1923), no que é hoje a Case Western Reserve University. O experimento pretendia detectar o movimento relativo da matéria (no caso, do planeta Terra) através do éter estacionário. Os resultados negativos desse experimento são geralmente considerados as primeiras evidências fortes contra a teoria do éter, e iniciariam uma linha de pesquisa que eventualmente levou a relatividade especial, na qual o éter estacionário não teria qualquer função.

Nessa experiência, não se tendo detectado o imaginoso éter luminífero e por não se detectar também o próprio movimento da terra, concluiu-se que a luz deveria ser desvinculada da fonte.
Einstein na sua teoria da relatividade partiu do pressuposto que todos os corpos celestes possuem um movimento e qualquer movimento deveria ser relativo ao outro uma vez o não conhecimento de um conceito universal usável como referencia ao “estado estacionário”.
Na Relatividade Restrita continua, no entanto, a existir um conjunto de referenciais privilegiados, os referenciais inerciais, em relação aos quais todos os fenômenos físicos devem ter a mesma descrição (princípio de covariância).

Com o advento da Relatividade Geral, esta distinção entre referenciais inerciais e outros referenciais desaparece e a teoria passa a ser escrita da mesma forma em todos os referenciais, sejam eles inerciais ou não, ou mesmo não cartesianos.

Até 2015, nenhuma “radiação gravitacional” tinha sido satisfatoriamente observada. A teoria quantizada da radiação prevê que o pacote de onda da gravidade seria a partícula gráviton, que ainda também não foi observada. Existem diversos experimentos ao redor do mundo que buscam evidências de ondas gravitacionais. Muitos se baseiam em tentar detectar alterações da energia interna de corpos maciços a temperaturas baixíssimas (criogênicas), em sistemas de alto vácuo sob isolamento vibracional, em laboratório. Essas alterações da energia interna seriam supostamente causadas pela passagem de ondas gravitacionais oriundas de megaeventos no espaço, como o choque de estrelas.

O Detector Mario Schenberg é um detector de ondas gravitacionais brasileiro que utiliza deste princípio de detecção. Ele estava instalado na Universidade de São Paulo, mas foi transferido para o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, onde será remontado.

No final de 2015, pesquisadores do projeto LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) observaram “distorções no espaço e no tempo” causadas por um par de buracos negros, com cerca de 30 massas solares cada um, em processo de fusão. A descoberta foi anunciada ao público no dia 11 de fevereiro de 2016 pela Colaboração Científica LIGO, da qual sete brasileiros faziam parte naquele dia. David Reitze, diretor do projeto, em uma entrevista coletiva em Washington, disse: “Nós detectamos ondas gravitacionais. Nós conseguimos”. Em junho de 2016, uma segunda explosão de ondas gravitacionais da fusão de buracos negros foi anunciada sugerindo que essas detecções em breve vai se tornar rotina e parte de um novo tipo de astronomia.

Em 1 de junho de 2017, pela terceira vez, cientistas anunciaram que detectaram as reverberações infinitesimais do espaço-tempo.

Fontes:

Wikipédia

Hermann Minkowski
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hermann_Minkowski

Transformação de Lorentz
https://pt.wikipedia.org/wiki/Transforma%C3%A7%C3%A3o_de_Lorentz

Relatividade restrita
https://pt.wikipedia.org/wiki/Relatividade_restrita

Experiência de Michelson-Morley
https://pt.wikipedia.org/wiki/Experi%C3%AAncia_de_Michelson-Morley

Onda gravitacional
https://pt.wikipedia.org/wiki/Onda_gravitacional

Canal Ciência todo Dia
https://www.youtube.com/user/CienciaTodoDia

Por Umptanum – Fotografia própria, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2591541

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