Por quase 100 anos, os cientistas têm procurado evidências diretas da existência de ondas de gravidade ondulações fracas no tecido do espaço-tempo previsto na teoria da relatividade geral de Albert Einsteins. Hoje, a busca por ondas de gravidade se tornou um esforço mundial envolvendo centenas de cientistas. Várias instalações terrestres grandes foram desenvolvidas na Europa, Estados Unidos e Japão, mas a pesquisa mais sofisticada de todas ocorrerá em breve no espaço.
Falando na terça-feira, 5 de abril, na Reunião Nacional de Astronomia da RAS em Birmingham, o professor Mike Cruise descreverá um projeto conjunto da ESA-NASA chamado LISA (Antena Espacial Interferométrica a Laser). Com lançamento previsto para 2012, o LISA incluirá três naves espaciais que voam em formação ao redor do Sol, tornando-o o maior instrumento científico já colocado em órbita.
Espera-se que o LISA forneça a melhor chance de sucesso na busca pelas emocionantes ondas de gravidade de baixa frequência, disse o professor Cruise. No entanto, a missão é um dos desafios tecnológicos mais complexos já realizados. De acordo com a teoria de Einsteins, as ondas de gravidade são causadas pelo movimento de grandes massas (por exemplo, estrelas de nêutrons ou buracos negros) no Universo. A influência gravitacional entre objetos distantes muda à medida que as massas se movem, da mesma forma que as cargas elétricas em movimento criam as ondas eletromagnéticas que aparelhos de rádio e TVs podem detectar.
No caso de uma partícula atômica muito leve, como o elétron, o movimento pode ser muito rápido, gerando ondas em uma ampla gama de frequências, incluindo os efeitos que chamamos de luz e raios-X. Como os objetos que geram ondas de gravidade são muito maiores e mais massivos que os elétrons, os cientistas esperam detectar ondas de frequência muito mais baixa com períodos que variam de frações de segundo a várias horas.
As ondas são realmente muito fracas. Eles se revelam como um alongamento e contração alternados da distância entre as massas de teste que são suspensas de uma maneira que lhes permite mover-se. Se duas dessas massas de teste estivessem separadas por um metro, as ondas gravitacionais da força atualmente procurada mudariam sua separação em apenas 10e-22 de metro, ou um dez milionésimos de um milionésimo de um milionésimo de milionésimo de metro.
Essa mudança na separação é tão pequena que impedir que as massas de teste sejam perturbadas pelo efeito gravitacional de objetos locais e pelo ruído sísmico ou tremor da própria Terra, é um problema real que limita a sensibilidade dos detectores. Como o comprimento de cada metro na distância entre as massas de teste gera separadamente as pequenas alterações pesquisadas, aumentar o comprimento da separação entre as massas gera uma maior alteração geral que pode ser detectada. Como conseqüência, os detectores de ondas gravitacionais são fabricados o maior possível.
Os atuais detectores terrestres cobrem distâncias de alguns quilômetros e devem ser capazes de medir os períodos de milissegundos de objetos de rotação rápida, como estrelas de nêutrons que sobraram de explosões estelares, ou as colisões entre objetos em nossa vizinhança galáctica local. Existe, no entanto, um forte interesse em construir detectores para procurar colisões entre buracos negros maciços que ocorrem durante a fusão de galáxias completas. Esses eventos violentos gerariam sinais com frequências muito baixas - baixas demais para serem observadas acima do ruído sísmico aleatório da Terra.
A resposta é ir para o espaço, longe de tais distúrbios. No caso do LISA, as três naves espaciais voarão em formação, separadas por 5 milhões de quilômetros. Os raios laser que viajam entre eles medem as mudanças na separação causadas pelas ondas gravitacionais com uma precisão de cerca de 10 picômetros (cem milésimos de milionésimo de metro). Como as massas de teste em cada espaçonave terão que ser protegidas de vários distúrbios causados por partículas carregadas no espaço, elas devem ser alojadas em uma câmara de vácuo na espaçonave. A precisão exigida é 1.000 vezes mais exigente do que jamais foi alcançada no espaço antes e, portanto, a ESA está preparando um voo de teste do sistema de medição a laser em uma missão chamada LISA Pathfinder, com lançamento previsto para 2008.
Cientistas da Universidade de Birmingham, da Universidade de Glasgow e do Imperial College London estão atualmente preparando a instrumentação para o LISA Pathfinder em colaboração com a ESA e colegas na Alemanha, Itália, Holanda, França, Espanha e Suíça. Quando o LISA está operando em órbita, esperamos observar o Universo através da nova janela oferecida pelas ondas de gravidade, disse Cruise. Além das estrelas de nêutrons e dos enormes buracos negros, podemos detectar os ecos do Big Bang das ondas gravitacionais emitidas por pequenas frações de segundo após o evento que iniciou o nosso Universo em sua atual evolução.
Fonte original: Comunicado de imprensa da RAS
