O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe/MCTIC) está construindo equipamentos para o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser (Ligo, em inglês), responsável pela detecção de ondas gravitacionais, em setembro do ano passado. Além de colaborar com o projeto Ligo na análise de dados que confirmaram o fenômeno, previsto por Albert Einstein há cem anos na Teoria da Relatividade Geral, o instituto vai fornecer atenuadores de ruídos para a etapa do Ligo programada para entrar em operação em 2023.
"Juntamente com o projeto de análise de dados, o grupo de pesquisadores do Inpe trabalha com o desenvolvimento de atenuadores físicos, porque o maior limitador da sensibilidade do Ligo em baixas frequências é o ruído sísmico", afirmou o pesquisador César Costa, que, ao lado de outro pesquisador, Odylio Aguiar, participou do projeto que detectou as ondas gravitacionais.
Nessa terça-feira (31), eles ministraram uma palestra para acadêmicos, estudantes, pesquisadores e gestores no Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE/MCTIC) sobre a participação dos cientistas brasileiros no Ligo e o planejamento científico e tecnológico de longo prazo que projetos como este exigem do país.
"Os atenuadores que estamos desenvolvendo são basicamente pêndulos alinhados um dentro do outro que enfraquecem as oscilações que vêm de fora. O ideal é que não passe nada. Oscilações que aqui no ambiente teriam um metro, lá nos espelhos do Ligo, seriam muito menores que 1 mícron (micrômetro = 1 milionésimo de metro, ou seja, uma medida microscópica)", explicou Costa.
Segundo ele, a tecnologia é 100% nacional e está sendo desenvolvida no Laboratório de Integração e Testes do Inpe, em São José dos Campos (SP),com recursos da ordem de R$ 500 mil provenientes da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep/MCTIC).
Ciência de longo prazo
Em 1915, o físico Albert Einstein propôs a Teoria da Relatividade Geral que se tornou o mais bem sucedido modelo que a ciência dispõe para descrever a gravitação. Várias previsões dessa teoria foram confirmadas ao longo do tempo, a mais recente delas – as ondas gravitacionais – precisou esperar um século para que os desafios tecnológicos necessários para a sua verificação fossem superados.
"Todo o conhecimento que a gente tem da astronomia vem de praticamente 400 anos para cá, desde o telescópio de Galileu até os dias de hoje. Isso, graças ao desenvolvimento dos telescópios na janela eletromagnética. Agora vai haver uma revolução do conhecimento que a gente tem do universo pela abertura dessa nova janela. Porque antes a gente via o universo, agora a gente pode escutar. A gente ouviu os buracos negros orbitando um em torno do outro e se fundindo", afirmou o pesquisador Odylio Aguiar. Segundo ele, esses buracos negros estariam localizados a cerca de 1,3 bilhão de anos.
De acordo com o Ligo, a forma do sinal gerado por essas ondas se encaixa perfeitamente na previsão da teoria de Einstein para o que seria produzido pela fusão de dois buracos negros com massa da ordem de 30 vezes o Sol cada um. Os buracos negros são pontos do universo onde a gravidade é tão forte que nem a luz escapa. Isso os torna invisíveis a telescópios que captam ondas eletromagnéticas. As ondas gravitacionais mostram que, invisíveis ou não, os buracos negros estão no universo. Ouça o som gerado pela fusão dos buracos negros que provocaram as ondas gravitacionais no espaço.
"O Ligo deverá observar todo o universo conhecido. Uma das coisas que faz com que a gente avance no conhecimento da física é a falta de fatos. As teorias ficam empacadas, de certa forma, por falta de fatos. Por exemplo, agora com as ondas gravitacionais, a gente vai poder detectar a fusão das estrelas de nêutrons. Antes não existiam experimentos que relacionassem as duas. O esmagamento das estrelas de nêutrons em sua fusão vai nos dar informações sobre mecânica quântica em campo gravitacional intenso. A gente vai aprender como funciona o relacionamento entre a força da gravidade e a mecânica quântica, e isso, talvez, nos dê dicas de uma teoria da mecânica quântica que nos explique essas e outras questões, como a energia escura, que a gente não sabe o que é", explicou Aguiar.
O Ligo
Participam do Ligo mais de mil cientistas de 100 instituições de 16 países, incluindo seis pesquisadores do Inpe. Os detectores do Ligo estão localizados em Livingston, Louisiana, e Hanford, Washington, nos Estados Unidos. Separados por cerca de três mil quilômetros, cada observatório é composto por duas estruturas perpendiculares entre si, com quatro quilômetros de extensão cada, nas quais os feixes de laser "viajam" através de um túnel de alto vácuo. O padrão de interferência desses dois feixes muda quando uma onda gravitacional passa por esses túneis.
"O laser funciona dentro da faixa do infravermelho próximo de 1,64 mil nanômetros.
Emitido com potência inicial de 10 watts, ele passa por um processo de reciclagem dentro das cavidades ressonantes - onde é detectada a onda gravitacional - e com isso chega a atingir 100 quilowatts. Ou seja, acumula luz dentro da cavidade e vai ampliando a potência. Basicamente, o que segura os espelhos na posição em que eles se encontram é a pressão da radiação dos fótons (de luz) batendo no espelho. Essa é uma potência muito alta. O sol das 12h em um metro quadrado dá mais ou menos 500 watts. Se você pegar uma área de 1 metro quadrado seria 200 vezes mais potente que o sol de meio-dia", explicou César Costa.
Além da descoberta sem precedentes, o Ligo trouxe benefícios paralelos para a ciência contemporânea e para o futuro da recém-inaugurada astronomia de ondas gravitacionais. Segundo Odylio, o desenvolvimento tecnológico e a inovação industrial gerada pelo projeto resultaram em avanços para diversos setores. "Por conta do Ligo, surgiram avanços no setor da ótica de lasers, no isolamento vibracional, nas medições de grande precisão, em soldagem, dentre outras áreas."
Fonte: MCTIC