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Ciência e Tecnologia

Entenda a participação brasileira na detecção das ondas gravitacionais

Áudio 05:02
Aparelho Lisa, detector de ondas gravitacionais.
Aparelho Lisa, detector de ondas gravitacionais. wikimédia

A primeira detecção direta das ondas gravitacionais, anunciada recentemente com uma das descobertas mais importantes da ciência, vai abrir uma nova era para o estudo da astronomia e da física e ajudar a desenvolver projetos sobre o tema em muitos países, incluindo o Brasil.

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O experimento foi resultado de uma parceira envolvendo mais de 1.000 pesquisadores espalhados pelo mundo e unidos pela Colaboração Científica LIGO, sigla em inglês para Observatório de Ondas Gravitacionais por Inferometria Laser, que tem dois detectores instalados nos estados da Louisiana e Washington, nos Estados Unidos.

Nesses equipamentos gigantescos, com dois braços de 4 quilômetros de extensão, foram detectadas pela primeira vez, em 14 de setembro de 2015, exatamente às 6h51 da manhã pelo horário de Brasília, as ondas gravitacionais emitidas pela coalizão e fusão de dois buracos negros há 1,3 bilhão de anos-luz. A confirmação das ondas só foi feita quase cinco meses depois, em 5 de fevereiro. Isto porque muitos testes foram realizados para confirmar se houve mesmo a observação das ondas gravitacionais previstas por Albert Einstein há exatamente 100 anos.

Entre os participantes da bem-sucedida aventura científica estão pesquisadores brasileiros do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais do Brasil (INPE), e do Centro Internacional de Física Teórica da Universidade de São Paulo (UNESP).

Odylio Aguiar, do INPE, é o chefe da missão brasileira do LIGO e membro do Conselho da Colaboração Científica, que reúne um seleto grupo de 200 cientistas, basicamente os chefes de grupos envolvidos no experimento.

Segundo ele, houve um processo rigoroso de checagem das informações, antes da descoberta ser aceita e publicada oficialmente pelo jornal Physical Review Letters. “Todas as hipóteses foram checadas, inclusive a possibilidade de hackers terem entrado nos dados e manipulado. Eles checaram todas as senhas usadas. Eles foram atrás de todos os operadores dos computadores; tudo foi checado, inclusive a possibilidade de que o sinal tenha sido colocado maliciosamente. O trabalho durou duas semanas até a divulgação da descoberta”, explicou.

Proposta brasileira inédita

Odylio Aguiar fez doutorado em Louisiana no final dos anos 80, e integrou da equipe que propôs o local para a instalação de um dos observatórios do LIGO, quando o projeto ainda estava na fase inicial. “Nós visitamos uma área de florestas, de plantação de pinheiros e propomos o local para a instalação de um dos aparelhos, que tem quatro quilômetros, e ele foi aceito”, lembra.

Esse histórico pesou para entrada na equipe de colaboradores brasileiros do projeto, em 2011. “Nós entramos na Colaboração com uma proposta nossa, que foi uma invenção minha, de isolamento gravitacional. A invenção de um sistema de pêndulos alinhados em que você economiza espaço vertical. Eles gostaram muito desta minha invenção. Eu propus essa invenção com meu aluno de mestrado Márcio Constant e fiz a proposta de usar essa tecnologia para melhorar a sensibilidade do LIGO. Assim, eles aprovaram a minha entrada na Colaboração, e com isso fui agregando mais pessoas”, conta.

Além disso, a participação do cientista César Costa diretamente no projeto durante um período de estudos nos Estados Unidos contribuiu na decisão de colocar a equipe de brasileiros no experimento.

“Quando ele voltou do doutorado nos Estados Unidos, já foi acolhido no grupo que tinha iniciado a colaboração. O César Costa trabalha na caracterização dos ruídos dos aparelhos. Desde 2008 ele vem trabalhando na cooperação científica estudando quais os tipos de ruídos que podem existir nos dois aparelhos, como detectar se estão ocorrendo esses ruídos, como limpar os ruídos dos dados ou como vetar os dados naquele momento em que neste caso extremo, você não consegue retirar esses ruídos. Essa parte foi essencial para o julgamento deste sinal”, afirma. 

A detecção das ondas gravitacionais confirmou uma previsão feita por Albert Einstein há 100 anos.
A detecção das ondas gravitacionais confirmou uma previsão feita por Albert Einstein há 100 anos. RFI

O grupo do INPE participa do estudo para melhorar o isolamento gravitacional do aparelho LIGO. “A gente estuda trabalhando para que os espelhos do LIGO não se mexam, para que eles estejam bem ‘quietos’ de forma que a onda gravitacional, quando chegue, mude a posição deles e então o feixe de laser percebe e detecta esse movimento”, explica Odylio Aguiar.

No futuro, a equipe vai contribuir com o resfriamento desses espelhos. “A equipe faz experimentos e simulações para conseguir resfriar esses espelhos e diminuir o ruído térmico deles, pois a vibração térmica poderia perturbar, perceber que aquelas frações mínimas. O LIGO tem a sensibilidade para perceber que os espelhos se mexem de uma parte em mil do diâmetro de um próton, ou seja, é uma coisa muito pequena”, afirma.

Já a equipe da Unesp, sob responsabilidade de Ricardo Sturani, trabalhou no modelamento das órbitas de duas estrelas, ou seja, faz os modelos que são usados para checar o sinal. “Quando você recebe o sinal, você tem várias formas de ondas teóricas de todas as combinações possíveis, por exemplo. De dois buracos negros orbitando um perto do outro. Então você tem uma onda de um buraco negro de massa 10 vezes maior que a do sol, orbitando com um de 40 massas do sol. Você tem a forma de onda de um de 15 com outro de 60, você compara então todas as combinações com as que você detectou e você vê qual se ajusta melhor. Então a que se ajustou melhor foi uma de 26 com outra de 39 massas solares”, explica Aguiar.

No total, cinco equipes espalhadas pelo mundo trabalharam diretamente com dados que foram analisados com os modelos desenvolvidos por outros grupos. “A colaboração é muito complexa. Ela envolve vários grupos que se dividem em inúmeras tarefas. O “paper” tem mil autores, mas a colaboração tem mais gente, de 1.300 a 1.400 pessoas, além dos técnicos. Tudo isso é dividido em tarefas, uma divisão fantástica e tudo no sentido de otimizar ao máximo detecção e o sucesso da empreitada”, diz.

Detector brasileiro

O Brasil tem um detector de ondas gravitacionais desde 2000, o Mário Schenberg, apoiado em 90% pela FAPESP. No entanto, o equipamento que ainda não tem a sensibilidade do LIGO. “O LIGO foi um aparelho especial no mundo todo com investimentos de US$ 600 milhões. Nenhum outro detector no mundo recebeu tantos recursos para obter esse sucesso como o LIGO. No aparelho brasileiro, nem US$ 1 milhão foi investido nestes 16 anos. Mesmo assim, ele está em um estágio avançado de sensibilidade. A gente espera detectar ondas gravitacionais com o nosso aparelho”, diz, otimista.

“Os investimentos para melhorá-lo não serão mais tão altos”, continua Aguiar. “Na última operação, realizada em novembro do ano passado, um dos sensores atingiu o fator cinco da sensibilidade máxima possível na temperatura que a gente operou. A gente espera colocá-lo na sensibilidade máxima na próxima corrida. Nós também vamos resfriar nosso aparelho a temperaturas menores no futuro, e então a sensibilidade deverá melhorar ainda mais"; diz.

“Os investimentos que gente precisa para colocá-lo em sensibilidade máxima são pequenos, porque os sensores são pequenos. Precisamos de poucos materiais, é mais mão-de-obra e paciência para ajustar todos os parâmetros dos sensores”, afirma Aguiar, informando que a o detector, que se encontra no Instituto de Física da USP, está sendo transferido para a sede do INPE, em São José do Rio Preto.

Parceria com países da América do Sul

Assim que foi confirmada a detecção das primeiras ondas gravitacionais, o professor Odylio Aguiar acelerou as discussões com pesquisadores de outros dois países, principalmente Argentina e México, para construir um aparelho com as mesmas características na região.

As primeiras conversas neste sentido tiveram início em julho, durante um encontro de pesquisadores internacionais no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas no Rio de Janeiro. Eles concordaram que era preciso a confirmação das ondas gravitacionais pelo LIGO para seguir adiante com a iniciativa. Com o anúncio feito em fevereiro, o projeto ganhou outro ritmo.

“Não só queremos colocar a antena brasileira para detectar como vamos juntos com outros interessados na América Latina tentar propor a construção na América do Sul de um interferômetro laser deste que foi usado na detecção deste evento. Este é um projeto caro, mas de longo prazo. A gente só espera colocá-lo para funcionar depois de 2030”, prevê.

“Teremos a colaboração do LIGO e de outras instituições. É importante ter interferômetro laser longe um do outro, em várias partes do mundo, porque você consegue posicionar de onde veio o sinal com mais clareza. Precisa haver um na América do Sul”, defende. “O problema é que você tenha que escolher um lugar que não tenha terremoto, para evitar que o tremor destrua o aparelho ou todo o sistema de espelhos. Por isso, é preciso que seja instalado em um local ‘calmo’. Neste sentido, Brasil e Argentina têm uma certa vantagem”, afirma.

 

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