As Ondas Gravitacionais de Einstein foram detectadas! Mas, afinal... O que são ondas gravitacionais?

Hoje, a "National Science Foundation (NSF)" anunciou a detecção de ondas gravitacionais pelo "Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO)". 

Mas, afinal... O que são ondas gravitacionais? 

As ondas gravitacionais são perturbações no espaço-tempo, ou seja, o próprio "tecido" do universo, que viaja à velocidade da luz. As ondas são emitidas por qualquer massa que está mudando de velocidade ou direção. 

O exemplo mais simples disto, é um sistema binário, onde um par de estrelas ou objetos compactos (como buracos negros) orbitam o seu centro de massa comum.

Podemos pensar em efeitos gravitacionais como curvaturas no espaço-tempo. A gravidade da Terra é constante e produz uma curva estática no espaço-tempo. 

Uma onda gravitacional é uma curvatura que se move através do espaço-tempo muito parecida com uma onda de água que se move através da superfície de um lago. 

Ela é gerada apenas quando as massas estão a se acelerar, desacelerar ou mudar de direção.

Você sabia que a Terra também emite ondas gravitacionais? 

A Terra orbita o Sol, o que significa que a sua direção está sempre mudando, por isso gera ondas gravitacionais, embora sejam extremamente fracas.

O que podemos aprender com essas ondas?

Observar as ondas gravitacionais é um enorme passo a frente na nossa compreensão da evolução do universo, e de como as estruturas de grande escala, galáxias e aglomerados de galáxias são formadas.

Ondas gravitacionais podem viajar através do universo sem serem impedidas pela intervenção da poeira e do gás presentes. 

Essas ondas também podem fornecer informações sobre objetos maciços, como buracos negros, que não emitem luz própria, e que são indetectáveis ​​com telescópios tradicionais.

Assim sendo, precisamos de ambos os telescópios ópticos, baseados no espaço e na Terra, de ambos os tipos de observatórios de ondas gravitacionais para estudar os diferentes comprimentos de onda. Cada tipo complementa o outro.

• Com base na Terra: Para telescópios ópticos, a atmosfera da Terra impede que alguns comprimentos de onda atinjam o chão, e ainda distorce a luz que o faz.

• Os Espaciais: Telescópios espaciais tem uma visão clara e firme. Dito isto, telescópios no solo pode ser muito maiores do que qualquer coisa já lançada para o espaço, para que eles possam capturar mais luz emitidas a partir de objetos fracos.

Como isso se relaciona com a teoria da relatividade de Einstein?

A detecção direta de ondas gravitacionais é a última grande previsão da teoria de Einstein que faltava a ser provada. 

A detecção direta destas ondas, vai permitir aos cientistas testarem as previsões específicas da teoria sob condições que não foram observadas até agora, tal como em campos gravitacionais muito fortes.

Em linguagem popular dos cientistas, "teoria" significa "algo diferente do que já se faz". Para os cientistas, a palavra refere-se a um sistema de idéias que explica observações e resultados experimentais através de princípios gerais independente.

Segundo os cientistas, e para exemplificar, a teoria da gravidade de Isaac Newton tem limitações que eles podem medir, digamos, no caso de observações a longo prazo do movimento do planeta Mercúrio, já a teoria da relatividade de Einstein explica estas e outras medições.

Eles reconhecem que a teoria de Newton é incompleta quando fazem medições suficientemente sensíveis. 

Isto é provavelmente verdade também para a relatividade, e as ondas gravitacionais podem ajudá-los a entender esta lacuna incompleta.

Explicando de uma forma bem simples as ondas gravitacionais de Einstein:

Uma da idéias de Einstein é que os objetos causam no espaço à sua volta uma curva. Ele pensou que os objetos grandes, como o Sol, curvariam o espaço em torno dele mais do que pequenos objetos o fazem. 

Todos os objetos que se movem através do espaço, acompanham esta curvatura. 

Para ele, quando o espaço é extremamente curvo, o suficiente, como ele é em torno do Sol, faz com que os planetas, asteroides e cometas, se desloquem ao longo desta curva, e com a ajuda da força da gravidade, fiquem em órbita!

Se não fosse a curvatura do espaço, juntamente com a força da gravidade, todos eles iriam viajar direto para o espaço, para muito longe do Sol.