Pronto para a descoberta: No Ligo instalado na Louisiana, dois traços de 4 km de comprimento (um deles se estende para cima, na foto) espera pela distensão ou compressão reveladora de uma onda gravitacional, que passe pelo local. Um observatório semelhante, no estado de Washington, espera pela mesma onda.
(Scientific American Brasil) Ondas gravitacionais, que se espalham pelo espaço e tempo como ondulações de um lago, distorcem o tecido do Universo. As ondas maiores se originam de eventos cataclísmicos do Universo: explosões estelares, fusão de buracos negros e os primeiros momentos violentos da historia cosmológica. Por aí transita a teoria memorável da relatividade geral. Apesar de muitas previsões da teoria da gravitação de Einstein terem sido provadas, só se encontraram evidências indiretas das ondas gravitacionais.
Por não conseguir detectar ondas gravitacionais diretamente, um experimento para procurá-las impôs um novo limite superior na quantidade de ruído no fundo das ondas gravitacionais do Universo. Esse limite, admitem os pesquisadores, pode refinar ou até descartar modelos cosmológicos que prevêem fundos intensos produzidos por alguns processos no Universo primordial, e outras implicações poderiam surgir, à media que o experimento, conhecido como Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser (Ligo, na sigla em inglês), melhora sua sensibilidade.
A equipe do Ligo, que trabalha em colaboração com o Virgo europeu, apresentou suas descoberta utilizando dados coletados entre 2005 e 2007, em edição recente da Nature.
Vuk Mandic, astrofisico da University of Minnesota e membro da equipe do Ligo, observa que o observatório está fornecendo uma amostra das coisas que poderão surgir nesse campo. “Esta é a primeira vez que esse tipo de experimento, que procura ondas gravitacionais diretamente, atingiu sensibilidade suficiente para começar a investigar modelos cosmológicos e do Universo primordial”, avalia Mandic.
O Ligo é formado por dois sítios de observação, um no estado de Washington e outro na Louisiana. Cada um deles abriga um interferômetro em forma de L, com braços de 4 km. Um feixe lazer produzido no cotovelo, divide-se em dois, e se propaga pelos lados do L, antes de ser refletido por espelhos localizados nas extremidades.
Uma onda gravitacional, que eventualmente passar pelo interferômetro, distenderá temporariamente um dos braços do detector e comprimirá o outro, e os dois feixes, que percorrem distâncias diferentes, estarão fora de fase ao se recombinar.
O desafio que os pesquisadores do Ligo precisam enfrentar é enorme ─ como observou o físico, Marc Kamionkowski, do California Institute of Technology (Calthec) em um comentário que acompanha o novo artigo, “o detector de ondas gravitacionais requer a detecção de variações mínimas ─ uma fração do tamanho de um núcleo atômico ─ na separação, em escala quilométrica, de massa que flutuem livremente”.
Para eliminar sinais espúrios, o Ligo dispõe de um conjunto de supressores de ruído passivo e ativo para compensar efeitos vibracionais produzidos pela passagem de pedestres ou caminhões. Os espelhos nas extremidades de cada braço são suspensos em pêndulos para isolá-los de vibrações e um aprimoramento futuro do observatório ─ o Ligo Avançado ─ terá quatro pêndulos em série, que juntos multiplicarão seu efeito supressor, explica Mandic.
O ruído proveniente de atividade sísmica poderá ser suprimido, se a procura de ondas gravitacionais for feita em frequências relativamente altas ─ o Ligo estabelece limites para ondas gravitacionais na faixa em torno de 100 Hz, enquanto que o ruído sísmico, geralmente, está abaixo de 25 Hz.
Melhorando os limites anteriores do Ligo, em uma ordem de grandeza, Mandic e seus colegas restringiram ainda mais a amplitude do fundo de ondas gravitacionais que emergiram dos primeiros momentos do Universo. Esse background, como a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, que permitiu a melhor estimativa da idade do Universo, poderia conter informação sobre os momentos inicias do Universo. Mas as ondas gravitacionais têm uma vantagem adicional: elas carregam informação sobre todos os minutos iniciais importantes que se seguiram ao Big Bang ─ e de instantes muito mais remotos do que podemos medir atualmente.
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