Dentre as descobertas da astronomia, as ondas gravitacionais estão entre as mais fascinantes. Tratam-se de sutis distorções no tecido do espaço-tempo previstas por Albert Einstein há mais de um século e só foram comprovadas recentemente. Agora, estamos à beira de uma nova era na astronomia com a aprovação, pela Agência Espacial Europeia (ESA), de um observatório espacial inovador: a Laser Interferometer Space Antenna, LISA (Antena Interferométrica a Laser Espacial, em tradução livre).
Com um orçamento de 1,5 bilhão de euros, a LISA promete abrir um novo capítulo na exploração do universo. Diferente dos telescópios orbitais como o Hubble e o James Webb, que nos permitem observar galáxias formadas nos primeiros 500 milhões de anos do universo de 13,8 bilhões de anos, a LISA tem o potencial de nos levar ainda mais longe na linha do tempo cósmica, permitindo-nos testemunhar o nascimento de alguns dos primeiros objetos do universo.
O desafio de investigar para além da radiação cósmica de fundo em micro-ondas — o resquício do Big Bang, emitido cerca de 400.000 anos após o início do universo — e adentrar as chamadas “eras escuras cósmicas” é imenso. As ferramentas atuais simplesmente não têm a capacidade de detectar os primeiros buracos negros e outros objetos celestes devido ao seu tamanho diminuto e luminosidade fraca. E é aqui que entra a LISA, com sua capacidade revolucionária para detectar ondas gravitacionais produzidas por esses objetos primordiais.
A LISA será composta por três naves espaciais, orbitando o Sol em um triângulo equilátero com lados de 2,5 milhões de quilômetros. Cada nave abrigará dois cubos pequenos, do tamanho de uma bola de baseball, feitos de ouro e platina, flutuando livremente no espaço. Esses cubos servirão como referência para a medição das mínimas distorções no espaço-tempo causadas pela passagem de ondas gravitacionais, com a ajuda de lasers disparados entre eles. Para que essas medições sejam possíveis, é fundamental que os cubos estejam protegidos de qualquer perturbação externa, como o vento solar, garantindo uma precisão sem precedentes.
Diferentemente dos detectores baseados em Terra, como o LIGO/Virgo e as redes de temporização de pulsares, que capturam ondas gravitacionais de buracos negros de massas comparáveis à do Sol ou de buracos negros supermassivos nos centros das galáxias, a LISA preencherá uma lacuna crítica, detectando ondas gravitacionais com frequências que esses observatórios não conseguem, especialmente de buracos negros com massas entre 10.000 e 10 milhões de massas solares. Isso inclui a detecção de fusões de buracos negros supermassivos menos maciços do que aqueles observados por redes de temporização de pulsares, proporcionando uma visão inédita sobre a fusão desses gigantes cósmicos.
Além dos buracos negros: investigando ondas gravitacionais
A LISA não se limitará a observar buracos negros, e poderá detectar ondas gravitacionais de outros eventos cósmicos nunca antes vistos, como estrelas de nêutrons ou buracos negros menores sendo engolidos por buracos negros supermassivos, e a dinâmica de corpos estelares extintos conhecidos como anãs brancas. Estas observações poderão revelar informações cruciais sobre a formação e evolução das galáxias, a natureza dos buracos negros e o próprio tecido do universo.
Além disso, a LISA poderá fornecer testes sem precedentes para a teoria da relatividade geral de Einstein, investigando fenômenos como o teorema do “no-hair“, que postula que os buracos negros podem ser completamente descritos por três características: massa, carga e rotação. A detecção de ondas gravitacionais de fusões de buracos negros intermediários, uma classe misteriosa que ocupa o espaço entre os buracos negros de massa estelar e os supermassivos, poderia desvendar os segredos da formação dos primeiros buracos negros supermassivos do universo.
Olhando para o futuro, a LISA marca apenas o começo de uma nova geração de observatórios de ondas gravitacionais. Planos já estão em andamento para a construção do Telescópio Einstein, um detector de ondas gravitacionais de terceira geração baseado em terra, e missões espaciais como o projeto Taiji da China. Estas futuras missões poderiam trabalhar em conjunto com a LISA para melhorar ainda mais nossa capacidade de detectar e localizar fontes de ondas gravitacionais, abrindo novas janelas para o universo primitivo.
A LISA e seus sucessores prometem revolucionar nossa compreensão do universo, permitindo-nos desvendar mais mistérios a partir da observação de ondas gravitacionais!
Fonte: Scientific American
