LIGO, o detector de ondas gravitacionais.

Por Kat Troche da Sociedade Astronômica do Pacífico

Setembro de 2025 marca dez anos desde a primeira detecção direta de ondas gravitacionais, conforme previsto pela Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein, de 1916. Essas ondulações invisíveis no espaço foram detectadas diretamente pela primeira vez pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO). Viajando à velocidade da luz (~300.000 km/s), essas ondas esticam e comprimem o próprio tecido espacial, alterando a distância entre os objetos à medida que passam.

Ondas no Espaço
Ondas gravitacionais são criadas quando objetos massivos aceleram no espaço, especialmente em eventos violentos. O LIGO detectou as primeiras ondas gravitacionais quando dois buracos negros, orbitando um ao outro, finalmente se fundiram, criando ondulações no espaço-tempo. Mas essas ondas não são exclusivas dos buracos negros . Se uma estrela se transformasse em supernova, poderia produzir o mesmo efeito. Estrelas de nêutrons também podem criar essas ondas por vários motivos. Embora essas ondas sejam invisíveis ao olho humano, esta animação do “Science Visualization Studio” da NASA mostra a fusão de dois buracos negros e as ondas que eles criam no processo.

Como funciona

Um observatório de ondas gravitacionais, como o LIGO, é construído com dois túneis, cada um com aproximadamente 4 km de comprimento, dispostos em forma de “L”. Na extremidade de cada túnel, um espelho altamente polido de 40 kg (cerca de 40 cm de diâmetro) é montado; este refletirá o feixe de laser enviado pelo observatório. Um feixe de laser é enviado da sala do observatório e dividido em dois, com partes iguais viajando por cada túnel, refletindo nos espelhos na extremidade. Quando os feixes retornam, eles são recombinados. Se os comprimentos dos braços forem perfeitamente iguais, as ondas de luz se cancelam da maneira correta, produzindo escuridão no detector. Mas se uma onda gravitacional passa, ela estica ligeiramente um braço enquanto comprime o outro, de modo que os feixes de retorno não se cancelam mais perfeitamente, criando uma cintilação de luz que revela a presença da onda.

A detecção real ocorre no ponto de recombinação, quando até mesmo um minúsculo estiramento de um braço e uma compressão do outro altera o tempo que os feixes de laser levam para retornar. Essa diferença produz uma mudança mensurável no padrão de interferência. Para garantir que o sinal seja real e não ruído local, ambos os observatórios LIGO — um no estado de Washington (LIGO Hanford) e o outro na Louisiana (LIGO Livingston) — devem registrar o mesmo padrão em milissegundos. Quando o fazem, é a confirmação de uma onda gravitacional ondulando pela Terra. Não sentimos essas ondas quando elas passam pelo nosso planeta, mas agora temos um método para detectá-las!

Fonte: science.nasa.gov