Supertelescópio será capaz de medir com precisão as ondas gravitacionais

(Correio Braziliense) A compreensão e o domínio das ondas eletromagnéticas permitiram ao homem desvendar boa parte do funcionamento do Universo, a ponto de conseguir, por exemplo, fazer com que um astronauta no espaço se comunique com a Terra. Há, no entanto, outro tipo de ondulação que intriga os cientistas desde que Albert Einstein propôs sua Teoria Geral da Relatividade: a gravitacional. A captura e o estudo dessas ondas — geradas por um evento brusco no cosmos, que pode ser a explosão agonizante de uma estrela ou o próprio momento da criação universal — permitiria aos cientistas decifrar os primeiros eventos logo após o big bang.

Até hoje, ninguém conseguiu medi-las com precisão, justamente a missão do Telescópio Eisntein, apresentado neste mês pela Comunidade Europeia. O equipamento, ainda sem data prevista para começar a ser construído, é um detector de ondas gravitacionais de terceira geração, 100 vezes mais sensível do que os instrumentos atuais. A promessa é que ele consiga “ver” essas ondulações no Universo. Para os astrofísicos envolvidos no projeto, o novo telescópio vai inaugurar uma nova era na astronomia.

Para entender a importância do Telescópio Einstein, é preciso relembrar alguns conceitos desenvolvidos pelo cientista que dá nome ao instrumento. Na década de 1910, a publicação da Teoria Geral da Relatividade colocou o mundo de cabeça para o ar. O físico alemão introduziu a noção de espaço-tempo, e deu à gravidade, proposta por Isaac Newton, uma nova concepção. Em vez de simplesmente uma força, a gravidade seria, na verdade, a torção do espaço-tempo devido à presença de objetos massivos, como um planeta. Isso explica, por exemplo, por que as estrelas que estão perto do Sol quando ocorre um eclipse total parecem estar fora do lugar. E também a existência dos buracos negros, objetos que “sugam” qualquer coisa que estiver por perto e dos quais nem a luz, com toda sua velocidade, consegue escapar.

As ondas gravitacionais são, portanto, perturbações, ou vibrações, na curvatura do espaço-tempo, produzidas pela matéria em movimento, que curvam a trajetória da luz. No momento do big bang, a criação do espaço-tempo, uma quantidade inimaginável de energia foi liberada. As ondulações provocadas por esse verdadeiro “terremoto” cósmico são, portanto, uma relíquia do início do Universo. Daí o fascínio que as ondas gravitacionais exercem sobre os cientistas.

Já existem instrumentos que tentam captar essa perturbação do espaço-tempo. Os telescópios Geo600, Ligo, Virgo e Tama demonstraram com sucesso o princípio das ondas gravitacionais emitidas por diversas fontes. As gerações seguintes — Advance Ligo e Advance Virgo —, que estão sendo construídas, devem fazer a primeira detecção direta das ondas gravitacionais. Por exemplo, captar as ondas provocadas por um par de buracos negros ou pela órbita de estrelas de nêutrons próximas uma das outras. Isso já será um grande avanço, mas somente o Einstein terá sensibilidade suficiente para detectar as ondulações provocadas por outras fontes.

Sensibilidade extrema
Assim como as primeiras gerações de detectores de ondas gravitacionais, o Einstein fará medições de pequenas modificações — bem menores do que o tamanho de um núcleo atômico — observadas entre dois braços, que podem estar quilômetros longe um do outro, provocadas pela passagem de uma onda gravitacional. Raios laser posicionados entre os dois objetos podem gravar as interferências da ondulação no tempo-espaço, ou seja, o “estica-e-puxa” observado nessa distância. Mas o que diferencia o Einstein dos outros instrumentos é a sensibilidade extraordinária do telescópio.

O desenho do Einstein propõe que o telescópio seja construído entre 100m e 200m abaixo do solo, para reduzir os efeitos residuais dos movimentos sísmicos (que emitem ondas que podem interferir nas medições). “Isso vai permitir que alcancemos maior sensibilidade em baixas frequências, entre 1 e 100 hertz.

Com o Telescópio Einstein, toda a variação de frequência das ondas gravitacionais poderá ser detectada e medida na Terra. Com isso, podemos esperar uma revolução científica”, diz ao Correio Michele Punturo, coordenadora científica do estudo que levou ao desenho do instrumento.

“Um importante alvo é fornecer informações que complementam os dados observacionais dos telescópios que detectam tanto radiação eletromagnética quanto astropartículas de alta energia”, diz.

Punturo conta que a ideia é construir um observatório que abrigue mais de um detector de ondas gravitacionais. O projeto, no total, consistirá em três detectores que trabalharão em rede, cada um deles composto por dois interferômetros — aparelho que mede ângulos e distâncias a partir da interferência de ondas — com braços de 10km de comprimento. Enquanto um interferômetro detectará sinais de baixa frequência (2 a 40 hertz), outro se concentrará nos componentes de alta frequência.

Sem data para começar a ser construído — nem se sabe ainda qual o melhor local para isso —, o Einstein provavelmente só sairá do papel depois de 2020. “Para isso, precisaremos de bilhões de euros. Por isso, o projeto precisa envolver muitos esforços de cooperação internacional”, avisa Punturo.