Detectado ‘murmúrio cósmico’ que confirma Teoria da Relatividade Geral de Einstein

Um consórcio internacional de cientistas revelou na quarta-feira (28) indícios consistentes da existência de uma vibração de baixa frequência provocada por ondas gravitacionais reverberando pelo Universo.

Os cientistas suspeitam que essas ondas gravitacionais são o eco coletivo de sons emitidos por pares de buracos negros de grande massa – milhares deles, alguns com uma massa equivalente a de bilhões de vezes a do Sol, no coração de antigas galáxias, de até dez bilhões de anos-luz de distância – no momento em que se fundem, provocando ondulações no espaço-tempo.

“Gosto de comparar com um coral ou uma orquestra”, afirmou o físico Xavier Siemens, da Universidade do Estado de Oregon, nos EUA, que integra o consórcio North American Nanohertz Observatory for Gravitacional Waves (NANOGrav), responsável pela descoberta, em entrevista ao The New York Times. “Cada par de buracos negros está gerando uma nota diferente e o que estamos recebendo é a soma de todos esses sinais ao mesmo tempo.”

A descoberta veio mais de 15 anos depois de o consórcio começar a coletar dados. Segundo cientistas, os resultados são consistentes com a Teoria da Relatividade Geral, de Albert Einstein, que descreve como matéria e energia deformam o espaço-tempo para criar o que chamamos de gravidade.

À medida que mais dados forem reunidos, esse “murmúrio cósmico” pode ajudar pesquisadores a entender como o Universo alcançou sua atual estrutura e, talvez, revelar tipos exóticos de matéria que podem ter existido logo depois do Big Bang (a grande explosão que deu origem ao Universo), há 13,7 bilhões de anos.

“As ondas gravitacionais de fundo são as coisas mais óbvias que poderíamos encontrar”, destacou a astrofísica Chiara Mingarelli, da Universidade de Yale, também integrante do NANOGrav, em entrevista ao The New York Times. “Isso é apenas o começo de uma maneira inteiramente nova de observar o Universo.”

Ondas gravitacionais são formadas por qualquer objeto que gira, como remanescentes de estrelas, orbitando buracos negros. Diferentemente de outros tipos de onda, essas alargam e estreitam o espaço-tempo, deformando as distâncias entre os objetos celestiais.

“Parece ficção científica”, admitiu Chiara. “Mas é real.”

Ondas gravitacionais foram detectadas pela primeira vez em 2016, como um silvo audível, pelo consórcio internacional Laser Interferometer Gravitacional-Wave Observatory (LIGO). A descoberta solidificou a Teoria Geral da Relatividade de Einstein como um modelo acurado do Universo, rendendo aos criadores do consórcio um prêmio Nobel de Física em 2017. Mas os sinais captados pelo LIGO eram, em sua maioria, na frequência de algumas centenas de hertz e foram criados por pares específicos de buracos negros. A nova descoberta, por sua vez, envolvia a busca de frequências muito mais baixas – bem abaixo do espectro audível – emanando de todo o Cosmos ao mesmo tempo.

Nas frequências mais baixas, essa vibração é tão alta “que pode estar vindo de centenas de milhares, ou milhões, de sinais emitidos simultaneamente”, segundo Chiara.

Os sinais foram descobertos estudando o comportamento de estrelas de giro muito rápido, conhecidas como pulsares, usando um método que, em 1993, deu um Nobel de Física a dois cientistas que, indiretamente, conseguiram medir os efeitos das ondas gravitacionais.

O grupo do NANOGrav publicou, simultaneamente, quatro estudos na “The Astrophysical Letters”, além de outros dois trabalhos em formato de pré-print no servidor arXiv.org, detalhando a coleta e análise dos dados e as diferentes interpretações dos resultados.

Se os sinais estiverem mesmo vindo de pares de buracos negros de grande massa, estudar as ondas gravitacionais de fundo lançará luz sobre a história desses sistemas e das galáxias que os circundam. Mas as ondas gravitacionais de fundo poderiam também estar vindo de algum outro lugar, como supostos defeitos topológicos no espaço-tempo, conhecidos como cordas cósmicas.

Ou, ainda, podem ser relíquias do Big Bang, o que poderia levar a descobertas fundamentais sobre a estrutura do Universo em seus primórdios, ‘apenas’ 400 mil anos depois de sua formação.