Para os cientistas que rastreiam ondulações fracas no universo, GW250114 se destaca. É o sinal de onda gravitacional mais claro alguma vez registado a partir de um par de buracos negros em fusão, dando aos investigadores uma ferramenta invulgarmente precisa para testar a teoria da gravidade de Albert Einstein, conhecida como relatividade geral.
“O que é surpreendente é que este evento é quase idêntico ao primeiro evento que observámos há 10 anos, GW150914. A razão pela qual é tão claro é simplesmente porque os nossos detectores se tornaram mais precisos ao longo dos últimos 10 anos,” disse o físico de Cornell Keefe Mitman, pós-doutorando do Hubble da NASA no Centro de Astrofísica e Ciência Planetária da Faculdade de Artes e Ciências de Cornell.
Esforço global para estudar colisões de buracos negros
Mittman é coautor de um estudo que examina o sinal, intitulado “Espectroscopia de buraco negro e um teste de relatividade geral com GW250114”, publicado em Cartas de revisão física 29 de janeiro. O artigo foi de coautoria da Colaboração Científica LIGO, da Colaboração Italiana Virgo e da Colaboração Japonesa KAGRA. Os cientistas da Universidade Cornell desempenharam um papel importante no projeto LIGO-VIRGO-KAGRA desde o seu início no início dos anos 1990.
As ondas gravitacionais, conhecidas como GW250114, são produzidas quando dois buracos negros colidem e enviam ondulações através do espaço-tempo. O sinal chegou ao Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser dos EUA (LIGO) em 14 de janeiro de 2025. Cada onda gravitacional tem o nome da data em que foi detectada, com a equipe LIGO-VIRGO-KAGRA anunciando publicamente o sinal em setembro de 2025. De acordo com a análise de Mitman e colegas, o sinal se comporta exatamente como previsto pela relatividade geral. Ao mesmo tempo, os investigadores acreditam que nem todas as fusões de buracos negros seguem tão estritamente as regras de Einstein, o que poderia abrir novas portas na física fundamental.
Como os buracos negros revelam seus segredos
Quando dois buracos negros se fundem, o objeto recém-formado vibra, como um sino tocando. Mittleman explica que essas vibrações produzem tons diferentes definidos por duas medidas: frequência de oscilação e tempo de amortecimento. Medir tons individuais permite aos cientistas calcular a massa e rotação do buraco negro resultante. Como prevê a relatividade geral, a detecção de dois ou mais tons permite múltiplas verificações independentes dessas mesmas propriedades.
“Se as duas medições concordam entre si, então você verificou efetivamente a relatividade geral”, disse Mittleman. “Mas se os dois tons que você mede não correspondem à mesma combinação de massa e spin, você pode começar a explorar até que ponto se desvia das previsões da relatividade geral.”
No caso do GW250114, o sinal era claro o suficiente para que os cientistas medissem dois tons e restringissem o terceiro. Todos esses resultados são consistentes com a teoria de Einstein.
Procurando por rachaduras na teoria de Einstein
E se as medições forem inconsistentes?
“Então, como físicos, temos muito trabalho a fazer para tentar explicar o que está acontecendo e qual é a verdadeira teoria da gravidade no universo”, disse Mittman. Ele e os seus colaboradores acreditam que os futuros sinais de ondas gravitacionais podem não ser totalmente consistentes com a relatividade geral, fornecendo pistas para um mistério de longa data.
Os físicos já duvidam que a relatividade geral possa ser a palavra final sobre a gravidade. Como aponta Mittleman, a teoria não pode explicar fenómenos como a energia escura e a matéria escura, e falha quando os cientistas tentam conciliá-la com as leis que regem o mundo quântico.
“Tem que haver alguma forma de resolver este paradoxo e tornar a nossa teoria da gravidade consistente com a nossa teoria da mecânica quântica”, disse Mittleman. “Neste sentido, esperamos que, com alguns desvios das previsões clássicas de Einstein, possamos ver assinaturas de gravidade quântica impressas nestes sinais de ondas gravitacionais.
“Esperamos que um dia veremos esses desvios, o que ajudará a orientar nossa compreensão do que poderia ser uma verdadeira teoria da gravidade quântica.”
