Em janeiro, astrônomos registraram um dos eventos mais extraordinários já observados no Universo: a colisão de dois buracos negros a cerca de 1,1 bilhão de anos-luz da Terra.
O sinal, chamado GW250114, foi captado pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser (LIGO), localizado em dois pontos dos Estados Unidos, Livingston, na Louisiana, e Hanford, em Washington. A detecção é considerada o registro mais claro de ondas gravitacionais já obtido.
Essas ondulações minúsculas e quase imperceptíveis no tecido do espaço-tempo foram previstas pela teoria da relatividade geral de Albert Einstein, há mais de um século, mas só nas últimas décadas a tecnologia permitiu medi-las diretamente.
Segundo o astrofísico Maximiliano Isi, professor da Universidade de Columbia, os dois buracos negros orbitavam um ao outro de forma quase perfeitamente circular até se fundirem em um único objeto extremamente massivo.
Como é possível medir o que não pode ser visto
Buracos negros não emitem luz e, portanto, não podem ser observados diretamente. A chave para os cientistas foi acompanhar as vibrações no espaço-tempo que a fusão provocou.
O LIGO detecta essas ondas com instrumentos capazes de registrar alterações menores que um milésimo do raio do núcleo de um átomo, uma precisão tão absurda que desafia a imaginação.
Além do LIGO, trabalham em conjunto o detector Virgo, na Itália, e o KAGRA, no Japão, tornando possível comparar sinais e eliminar ruídos que poderiam distorcer os dados.
Desde a primeira detecção em 2015, já foram confirmadas mais de 300 fusões de buracos negros, inaugurando uma nova maneira de estudar o cosmos: não apenas com imagens, mas escutando suas vibrações.
A prova de uma teoria matemática de 1963
O evento confirmou uma previsão feita por Roy Kerr, matemático neozelandês que, em 1963, propôs que um buraco negro poderia ser completamente descrito por apenas dois parâmetros: sua massa e sua rotação.
Não importa como ele se formou, se a partir do colapso de uma estrela ou da fusão de outros objetos, sua identidade física final seria definida apenas por essas duas grandezas. O sinal GW250114 permitiu capturar o som da “ressonância” após a fusão, como se fosse o eco do buraco negro recém-formado.
Esse rastro revelou dois harmônicos diferentes, exatamente como previsto por Kerr. Cada um dos buracos negros envolvidos na colisão tinha cerca de 33 vezes a massa do Sol, e o objeto final resultou com aproximadamente 63 massas solares, com parte da massa convertida em energia e liberada na forma de ondas gravitacionais.
Stephen Hawking e o teorema que resistiu ao teste
Outra teoria colocada à prova foi o teorema da área, formulado por Stephen Hawking em 1971. Ele afirmava que a área total do horizonte de eventos, a superfície imaginária de onde nem a luz pode escapar, nunca diminui após a fusão de dois buracos negros.
Em termos simples, Hawking dizia que, quando dois buracos negros se unem, a área final tem que ser maior do que a soma das áreas anteriores. Ao medir a área antes e depois da fusão, os cientistas confirmaram que ela aumentou exatamente como previsto.
Hawking, que faleceu em 2018, não chegou a ver essa confirmação tão precisa. Kip Thorne, vencedor do Nobel e um dos fundadores do LIGO, afirmou que o físico britânico teria ficado maravilhado com a comprovação experimental de sua proposta.
O impacto científico e o que vem a seguir
A comunidade científica recebeu a descoberta com entusiasmo. Emanuele Berti, da Universidade Johns Hopkins, comparou o processo de extrair o sinal ao desafio de “ouvir uma agulha cair dentro de um palheiro”, devido à delicadeza extrema do ruído gravitacional registrado.
Para Leor Barack, da Universidade de Southampton, a nitidez com que foi possível identificar o primeiro harmônico da vibração representa o teste mais preciso já feito dos buracos negros previstos por Einstein.
A pesquisadora Macarena Lagos, da Universidade Andrés Bello, no Chile, afirma que a observação é apenas o começo e permitirá investigações ainda mais rigorosas sobre o funcionamento do espaço-tempo e da gravidade.
A era em que o Universo pode ser ouvido
A fusão captada pelo LIGO não é apenas uma vitória tecnológica. É a confirmação de ideias que pareciam impossíveis de serem testadas quando foram formuladas. Einstein imaginou ondas gravitacionais sem nunca ter esperança de que seriam detectadas.
Kerr descreveu matematicamente o que ninguém podia ver. Hawking afirmou que a área de um buraco negro só pode crescer, mesmo que não existissem meios de medir isso.
