Descoberta inaugura nova era na astronomia

(Dan Tri) - Há dez anos, os cientistas ouviram o som do universo pela primeira vez. Essa descoberta comprovou uma importante previsão de Einstein e inaugurou uma nova era da astronomia.

À esquerda: o físico Albert Einstein; à direita: Carl Knox, especialista em tecnologia criativa e visualização científica da Universidade de Tecnologia de Swinburne, Austrália.

Essa foi a primeira descoberta de ondas gravitacionais. Ela comprovou uma previsão fundamental da teoria da relatividade geral de Einstein. Agora, uma nova descoberta de ondas gravitacionais confirmou uma teoria de Stephen Hawking — outro "gigante" no campo da astronomia.

O que são ondas gravitacionais?

Ondas gravitacionais são "ondulações" no tecido do espaço-tempo que viajam à velocidade da luz. Elas são criadas por objetos massivos que são acelerados extremamente rápido, como buracos negros em colisão ou a fusão de remanescentes estelares massivos chamados estrelas de nêutrons.

Essas ondulações que se propagam pelo universo foram observadas diretamente pela primeira vez em 14 de setembro de 2015, por dois detectores do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO) nos EUA.

Esse primeiro sinal, chamado GW150914, veio da colisão de dois buracos negros, cada um com mais de 30 vezes a massa do Sol e a mais de um bilhão de anos-luz da Terra.

Esta foi a primeira evidência direta de ondas gravitacionais, conforme previsto pela teoria da relatividade de Einstein 100 anos antes. Por essa descoberta, três cientistas, Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne, foram laureados com o Prêmio Nobel de Física de 2017.

Simulação mostra ondas gravitacionais criadas por dois buracos negros orbitando um ao outro ( Vídeo : MPI).

Centenas de sinais em menos de uma década

Desde 2015, mais de 300 ondas gravitacionais foram observadas pelo LIGO, juntamente com os detectores italiano Virgo e japonês KAGRA.

Há poucas semanas, a colaboração internacional LIGO/Virgo/KAGRA anunciou os resultados mais recentes de sua quarta observação, mais que dobrando o número de ondas gravitacionais conhecidas.

Dez anos após a primeira descoberta, uma colaboração internacional que inclui cientistas australianos do Centro de Descoberta de Ondas Gravitacionais (OzGrav) do Conselho Australiano de Pesquisa anunciou recentemente um novo sinal de onda gravitacional, o GW250114.

Este sinal é uma cópia quase perfeita do primeiro sinal de onda gravitacional, codificado como GW150914.

Onda gravitacional observada GW250114 (LVK 2025). Os dados observacionais são mostrados em cinza claro. A curva azul suave representa o modelo teórico de forma de onda de melhor ajuste, que apresenta excelente concordância com o sinal observado.

A colisão de buracos negros que produziu o evento GW250114 possui propriedades físicas muito semelhantes às do evento GW150914. No entanto, graças às significativas melhorias nos detectores de ondas gravitacionais na última década, o novo sinal foi observado com muito mais clareza (quase quatro vezes mais forte que o GW150914).

O interessante é que isso nos permite testar as ideias de outro físico pioneiro: Stephen Hawking.

Hawking também estava certo.

Há mais de 50 anos, os físicos Stephen Hawking e Jacob Bekenstein formularam um conjunto de leis que descrevem os buracos negros.

A segunda lei de Hawking da mecânica dos buracos negros, também conhecida como teorema da área de Hawking, afirma que a área do horizonte de eventos de um buraco negro deve sempre aumentar. Em outras palavras, os buracos negros não podem colapsar.

Entretanto, Bekenstein demonstrou que a área de um buraco negro está diretamente relacionada à sua entropia (ou desordem). A segunda lei da termodinâmica nos diz que a entropia deve sempre aumentar: o universo está sempre se tornando mais desordenado. Como a entropia de um buraco negro também deve aumentar com o tempo, isso nos diz que sua área também deve aumentar.

Como podemos testar essas ideias? Acontece que as colisões entre buracos negros são a ferramenta perfeita. A precisão da nova medição permite aos cientistas realizar o teste mais preciso do teorema da área de Hawking até hoje.

Experimentos anteriores, utilizando a primeira detecção, GW15091, sugeriram que o sinal era consistente com a lei de Hawking, mas não puderam confirmá-lo com certeza.

Buracos negros são objetos surpreendentemente simples. A área do horizonte de eventos de um buraco negro depende de sua massa e rotação, os únicos parâmetros necessários para descrever um buraco negro astronômico. Por sua vez, a massa e a rotação determinam a forma das ondas gravitacionais.

Ao medir separadamente as massas e os spins do par de buracos negros que colidiam e compará-los com a massa e o spin do buraco negro final remanescente após a colisão, os cientistas conseguiram comparar a área dos dois buracos negros individuais em colisão com a área do buraco negro final.

Os dados mostram excelente concordância com a previsão teórica de que a área deveria aumentar, apoiando fortemente a lei de Hawking.

As futuras observações de ondas gravitacionais nos permitirão testar teorias científicas mais exóticas e talvez até mesmo investigar a natureza dos componentes ausentes do universo: a matéria escura e a energia escura.

Fonte: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-hien-mo-ra-ky-nguyen-moi-trong-thien-van-hoc-20250930235223429.htm