Beleza na escuridão

Por que haveríamos de nos importar com a notícia de uma minúscula sacudidela produzida por um evento num recanto distante do universo?

A resposta é simples. Essa pequena sacudidela, descoberta numa exótica experiência na área da física, espelha o que temos de melhor. Cientistas superaram dificuldades quase instransponíveis para abrir uma nova e vasta janela para o cosmos. E, se a história de algum modo nos serve de guia, a cada vez que construímos novos olhos para observar o universo, o resultado foi que nosso entendimento de nós mesmos e do nosso lugar neste universo foi alterado para sempre.

Quando Galileu voltou seu telescópio na direção de Júpiter, em 1609, ele observou luas orbitando o planeta gigantesco, uma descoberta que pôs abaixo a noção aristotélica de que tudo no céu girava em torno da Terra. Depois, em 1964, nos laboratórios da Bell, quando Arno Penzias e Robert Wilson detectaram ondas de rádio emitidas por objetos celestes, descobriram que o universo havia começado num flamejante estrondo – o Big Bang.

Cem anos atrás, Albert Einstein se valeu de sua recém-descoberta teoria da relatividade geral (da qual se concluía que o próprio espaço reage à presença da matéria curvando-se, expandindo-se ou se contraindo) para demonstrar que toda vez que abanamos as mãos ou movemos qualquer coisa, qualquer matéria, perturbações no tecido do espaço se propagam a partir desse ponto na velocidade da luz, da mesma forma como ondas se espalham em círculos concêntricos quando atiramos uma pedra num lago. À medida que essas ondas gravitacionais atravessam o espaço, elas, literalmente, fazem com que as distâncias entre os objetos oscilem, ora diminuindo, ora aumentando.

Isso, claro, está muito distante do domínio da experiência humana. Na ausência dos efeitos do álcool, nossa sala de estar não dá a impressão de estar encolhendo e se expandindo repetidas vezes. Só que, na verdade, é isso o que ela faz. As oscilações no espaço provocadas por ondas gravitacionais são tão pequenas que aquelas ondulações de expansão e contração nunca tinham sido vistas. E tínhamos todas as razões do mundo para suspeitar que jamais seriam.

No dia 11 de fevereiro passado, contudo, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser – Ligo, na sigla em inglês – anunciou que um sinal de ondas gravitacionais havia sido descoberto, tendo emanado da colisão e fusão de dois colossais buracos negros a mais de 1 bilhão de anos-luz de distância. Isso é longe? Bom, um ano-luz equivale a mais ou menos 9,461 trilhões de quilômetros.

Para ver essas ondas, os cientistas construíram dois detectores gigantescos – um no estado de Washington, no noroeste dos Estados Unidos, outro na Louisiana, no sul –, cada um deles consistindo em dois túneis de cerca de 4 quilômetros de comprimento que formam um ângulo reto um com o outro. Ao disparar um raio laser em cada túnel e cronometrar quanto tempo ele leva para ser refletido por um espelho na outra ponta, os cientistas puderam medir com precisão o comprimento dos túneis. Se uma onda gravitacional proveniente de uma galáxia distante atravessa esses detectores mais ou menos ao mesmo tempo, então, em cada um desses lugares, o comprimento de um braço do túnel ficaria menor, ao passo que o outro aumentaria, alternando aumentos e diminuições.

Para detectar o sinal que observaram, os cientistas precisavam ser capazes de medir uma diferença periódica de comprimento entre os dois túneis equivalente a menos de 1/10 000 (ou 0,0001) do tamanho de um único próton. Isso é equivalente a medir a distância entre a Terra e a estrela mais próxima com a precisão da largura de um fio de cabelo.

Se o fato de isso ser possível não deixa você abismado, leia de novo o que acabo de escrever. Essa diferença é tão pequena que mesmo o movimento mais minúsculo na posição de cada espelho ao final de cada túnel, em razão das vibrações quantomecânicas dos átomos no espelho, poderia ter sobrepujado o sinal. Os cientistas, no entanto, puderam recorrer às técnicas mais modernas da óptica quântica para superar esse problema.

Os dois buracos negros que colidiram, e que o experimento no Ligo afirmou ter detectado, eram imensos. Um deles tinha 36 vezes a massa do Sol; o outro, 29 vezes. Colisão e fusão produziram um buraco negro de massa 62 vezes superior à do nosso Sol. Se sua aritmética básica disser que alguma coisa aí está errada, você tem razão. Onde foram parar as três massas solares que estão faltando?

Viraram energia pura, sob a forma de ondas gravitacionais. Nosso Sol vai brilhar por 10 bilhões de anos com a intensidade de mais de 10 bilhões de armas termonucleares explodindo a cada segundo. Nesse processo, apenas uma pequena fração de sua massa total se converterá em energia, de acordo com a famosa equação de Einstein: E=mc². Contudo, quando aqueles dois buracos negros colidiram, a massa de três sóis como o nosso desapareceu em menos de um segundo, transformando-se em energia pura.

Com muita frequência, as pessoas se perguntam: para que serve esse tipo de ciência, se ela não produz carros mais rápidos ou torradeiras melhores? Mas raras vezes alguém faz essa mesma pergunta sobre uma pintura de Picasso ou uma sinfonia de Mozart. Esses ápices da criatividade humana mudam a perspectiva que temos de nosso lugar no universo. A ciência, tanto como as artes plásticas, a música e a literatura, possui a capacidade de nos maravilhar e empolgar, de nos deslumbrar e desconcertar. Eu diria que é esse aspecto da ciência – sua contribuição cultural, sua humanidade – que constitui, talvez, sua característica mais importante.

O que mais podemos aprender sobre o universo a partir de uma proeza experimental espantosa, que se propõe a observar uma espantosa maravilha da natureza? Façam suas apostas. Observatórios de ondas gravitacionais do futuro serão capazes de explorar as características exóticas dos buracos negros. Isso pode lançar luz sobre a evolução das galáxias, das estrelas e da gravidade. No fim, talvez tenhamos a capacidade de observar as ondas gravitacionais do Big Bang, o que expandirá os limites de nosso entendimento atual da física.

Ao observar ondas gravitacionais dos primórdios do universo, poderemos aprender mais sobre o início do próprio universo, ou mesmo sobre a possível existência de outros universos.

Toda criança já se perguntou em algum momento de onde viemos e como chegamos aqui. O fato de tentarmos responder a perguntas assim a partir da construção de aparatos para espiar o cosmos, como o Ligo, dá testemunho da curiosidade e da engenhosidade persistentes da raça humana — entre todas as nossas qualidades, as que mais deveríamos celebrar.

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