Essas ondas do Big Bang podem mudar tudo

O universo passou por uma expansão deslumbrante logo após seu nascimento, um fenômeno chamado inflação cósmica. Essa fase breve, porém intensa, deixou vestígios na estrutura do espaço-tempo. Os cientistas buscam detectar esses vestígios para compreender as origens de tudo ao nosso redor. Albert Einstein previu a existência de ondas gravitacionais já em 1916 em sua teoria da relatividade geral. Essas ondulações no espaço-tempo são produzidas por massas em aceleração . 

As três sondas espaciais LISA orbitarão em um triângulo, com lados de 5 milhões de quilômetros de comprimento e posicionadas atrás da Terra. Elas seguirão órbitas semelhantes às da Terra, minimizando as mudanças no comprimento dos lados do triângulo. Imagem da NASA

Por muito tempo, sua detecção pareceu impossível devido à sua extrema fragilidade. O projeto LIGO finalmente tornou possível observar essas ondas em 2015, graças a interferômetros a laser de alta precisão. Essa descoberta abriu uma nova janela para o Universo. Confirmou fenômenos violentos, como fusões de buracos negros.

Acredita-se que a inflação cósmica tenha gerado ondas gravitacionais primordiais de amplitude colossal. Ao contrário das ondas detectadas pelo LIGO, elas têm comprimentos de onda muito longos. Seu sinal é abafado pelo ruído de fundo dos detectores terrestres.

O futuro observatório espacial LISA usará três satélites para formar um interferômetro gigante. Separados por vários milhões de quilômetros, eles buscarão as pequenas variações causadas por essas ondas antigas. Seu lançamento está previsto para a década de 2030.

Um projeto ainda mais ambicioso, o Big Bang Observer, prevê dezenas de satélites para maior sensibilidade. Ele poderia capturar as ondas primordiais mais tênues. Por enquanto, continua sendo uma proposta sem financiamento concreto.

A detecção dessas ondas revelaria detalhes sem precedentes sobre os primeiros momentos do Universo. Permitiria testar teorias sobre a inflação e a origem de todas as estruturas cósmicas.

O que é inflação cósmica?

A inflação cósmica é uma teoria proposta na década de 1980 para explicar certas propriedades do Universo observável. Ela postula uma expansão exponencial ultrarrápida que ocorreu cerca de 10 -36 segundos após o Big Bang.

Ilustração da história do Universo. Imagem: colaboração BICEP2/CERN/NASA.

Essa fase durou uma pequena fração de segundo, mas expandiu o Universo consideravelmente, por um fator de 10 26 ou mais. Ela homogeneizou e achatou o Universo, resolvendo assim vários problemas cosmológicos, como o horizonte e a planura.

Evidências indiretas atuais incluem flutuações de densidade observadas na radiação cósmica de fundo em micro-ondas, que são consistentes com previsões inflacionárias.

Como as ondas gravitacionais são detectadas?

Ondas gravitacionais são detectadas usando interferômetros a laser que medem pequenas mudanças na distância. Os instrumentos atuais usam braços perpendiculares com vários quilômetros de comprimento.

Quando uma onda gravitacional passa, ela alterna o comprimento dos braços, criando um padrão de interferência no laser. A sensibilidade necessária é excepcional, capaz de detectar mudanças menores que o tamanho de um átomo.

Detectores como o LIGO são isolados das vibrações da Terra e usam espelhos ultrarreflexivos. Eles trabalham em conjunto para confirmar os sinais e localizar sua fonte no céu.

Futuras missões espaciais como a LISA evitarão o ruído sísmico da Terra e serão capazes de detectar ondas de baixa frequência, como as geradas logo após o Big Bang.

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