Onda gravitacional recorde coloca Einstein à prova de novo

Fenômeno oferece visão nítida de colisão entre buracos negros e permite testar com precisão inédita a relatividade geral

Por Hemerson Brandão

Cientistas da Colaboração LIGO, VIRGO e KAGRA detectaram uma onda gravitacional que oferece a visão mais nítida já registrada de uma colisão entre buracos negros. O fenômeno, denominado GW250114, está permitindo testar com precisão inédita a teoria da relatividade geral. A detecção ocorreu em 14 de janeiro de 2025 e os resultados confirmam as previsões teóricas de Einstein. A revista Physical Review Letters publicou o estudo.
A excepcional clareza do sinal possibilitou aos pesquisadores medir múltiplos “tons” da colisão, todos correspondentes às previsões da relatividade geral. Essa característica transformou o evento em uma ferramenta de verificação extremamente precisa da teoria, de acordo com o ScienceDaily.

O que é fantástico é que o evento é praticamente idêntico ao primeiro que observamos há 10 anos, GW150914. A razão pela qual este é muito mais claro é puramente porque nossos detectores se tornaram muito mais precisos nos últimos 10 anos”, explica Keefe Mitman, físico da Cornell e bolsista pós-doutoral da Nasa Hubble no Centro de Astrofísica e Ciência Planetária da universidade.

O estudo que examina este sinal, intitulado “Espectroscopia de Buracos Negros e Testes da Relatividade Geral com GW250114”, foi produzido por uma colaboração internacional de cientistas. Além disso, a pesquisa envolveu a Colaboração Científica LIGO nos Estados Unidos, a Colaboração Virgo na Itália e a Colaboração KAGRA no Japão. A onda gravitacional GW250114 foi gerada pela colisão de dois buracos negros, produzindo ondulações no espaço-tempo. Assim, o sinal foi captado pelos Observatórios de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO) nos Estados Unidos. Seguindo a convenção de nomenclatura baseada na data de detecção, a equipe LIGO-VIRGO-KAGRA anunciou publicamente esta descoberta.

Como os “tons” confirmam a teoria de Einstein
Quando dois buracos negros se fundem, o objeto resultante vibra de maneira semelhante a um sino quando golpeado. Essas vibrações produzem tons distintos definidos por duas medidas: uma frequência de oscilação e um tempo de amortecimento. A detecção de um único tom permite calcular a massa e o giro do buraco negro final, enquanto dois ou mais tons possibilitam verificações independentes dessas propriedades. No caso específico do GW250114, a clareza do sinal permitiu aos cientistas medirem dois tons com precisão e estabelecerem limites para um terceiro. Todos os resultados obtidos corresponderam às previsões da teoria de Einstein.

Se essas duas medições concordam entre si, você está efetivamente verificando a relatividade geral“, afirma Mitman. “Mas se você medir dois tons que não correspondem à mesma combinação de massa e giro, você pode começar a investigar o quanto se desviou das previsões da relatividade geral”.

Porém, se as medições tivessem apresentado discrepâncias, as implicações para a física seriam profundas. “Então teríamos muito trabalho a fazer como físicos para tentar explicar o que está acontecendo e qual seria a verdadeira teoria da gravidade em nosso Universo”, declarou Mitman.

Buscando os limites da teoria de Einstein
Os físicos já suspeitam que a relatividade geral não pode ser a explicação definitiva sobre a gravidade, pois a teoria não esclarece fenômenos como energia escura e matéria escura, além de apresentar incompatibilidades com as leis da física quântica. Os pesquisadores continuarão analisando ondas gravitacionais em busca de possíveis desvios da teoria de Einstein.

Tem que haver alguma maneira de resolver esse paradoxo para tornar nossa teoria da gravidade consistente com nossa teoria da mecânica quântica”, disse Mitman. “Nessa linha, esperamos que haja algum desvio da previsão clássica de Einstein. Onde você poderia ver assinaturas da gravidade quântica se imprimindo nesses sinais de ondas gravitacionais”.

Além disso, a equipe de cientistas acredita que nem toda fusão de buracos negros seguirá as regras de Einstein com tanta precisão. Isso poderia revelar novos caminhos na física fundamental. Mitman e seus colaboradores consideram possível que futuros sinais de ondas gravitacionais apresentem desvios da relatividade geral, oferecendo pistas para resolver mistérios de longa data na física.

(Foto: Getty Images)

Fonte: Giz Brasil