A gravidade grava memórias no espaço-tempo? “Memória gravitacional” de Einstein pode ser real — só não temos ainda a tecnologia necessária para o provar, diz novo estudo.
É considerada uma das teorias mais fascinantes de Albert Einstein, mas o famoso físico nunca a conseguiu comprovar.
O conceito de “memória gravitacional”, previsto na teoria geral da relatividade de Einstein, sugere que o tecido do Universo é permanentemente alterado pela passagem de ondas gravitacionais, que ondulam através do espaço-tempo quando objetos maciços, como os buracos negros, se fundem.Sugere que a “memória” de antigos acontecimentos como a fusão dos buracos negros pode ser gravada neste tecido pelas ondas.
É uma teoria que até agora não passou… bem, de uma teoria — embora as ondas gravitacionais tenham sido detetadas.
No entanto, um novo estudo vem mostrar que a teoria pode vir a ser confirmada por observações cósmicas futuras.
Uma equipa de físicos teóricos propôs um novo método para detetar estes vestígios gravitacionais: examinar a radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB), um brilho ténue deixado pelo Big Bang.
Esta radiação tem viajado pelo Espaço durante milhares de milhões de anos, e leva consigo possíveis marcas de poderosas ondas gravitacionais de acontecimentos antigos como fusões de buracos negros.
Ao analisar mudanças na temperatura da CMB, a equipa espera não só conhecer melhor os acontecimentos mais violentos e energéticos do Universo, mas também dizer: Einstein tinha razão.
“Uma vez que se trata de uma previsão direta da teoria da relatividade geral de Einstein, a sua observação serviria como uma confirmação da teoria, tal como a observação de ondas gravitacionais pelo LIGO, Virgo e KAGRA [o Detetor de Ondas Gravitacionais Kamioka] tem feito! Também pode ser usada como uma ferramenta adicional para estudar alguns cenários astrofísicos, uma vez que pode conter informação sobre o tipo de eventos que geram memória, como supernovas ou colisões de buracos negros”, disse o coautor do estudo Miquel Miravet-Tenés ao Live Science.
As ondas gravitacionais e os seus efeitos
Tal como nos diz a relatividade geral, as ondas gravitacionais são ondulações no espaço-tempo causadas pela aceleração de objetos maciços. Estas ondas viajam à velocidade da luz e, quando os buracos negros espiralam em direção um ao outro e se fundem, geram ondas gravitacionais que se propagam pelo cosmos.
Ao contrário das ondas típicas, que atravessam a matéria sem deixar uma marca permanente, as ondas gravitacionais têm a capacidade de alterar a estrutura do próprio espaço-tempo. Esta distorção permanente significa que a luz que passa através das ondas pode ser subtilmente alterada.
As propriedades dos fotões, ou partículas de luz, podem refletir a memória de eventos passados de ondas gravitacionais. O novo estudo sugere que esta alteração duradoura pode ser observada na CMB, o que permitiria rastrear as influências gravitacionais de antigos acontecimentos cósmicos.
Uma janela para o passado
A investigação centra-se na forma como a radiação cósmica de fundo em microondas, presente desde a infância do Universo, pode conter as marcas de fusões de buracos negros que ocorreram há milhares de milhões de anos. Estas fusões, que envolvem a colisão e fusão de buracos negros maciços, podem deixar variações de temperatura na CMB que revelam a sua assinatura gravitacional.
“Podemos por exemplo medir a memória gravitacional num sinal de onda gravitacional e ter mais informação sobre as propriedades dos dois buracos negros que produziram este sinal; qual o peso desses buracos negros ou a distância a que estão de nós”, explica Kai Hendriks, outro coautor do estudo.
Mas a deteção de memória gravitacional na CMB não é uma tarefa fácil. As variações de temperatura esperadas destes eventos são incrivelmente diminutas — da ordem de um trilionésimo de grau — sendo por isso quase impossíveis de detetar com a tecnologia atual.
Instrumentos como o satélite Planck já mapearam a CMB com grande detalhe, mas a natureza subtil do sinal da memória gravitacional exigirá tecnologia mais sofisticada para ser observada.
O modelo dos investigadores prevê que as ondas gravitacionais das antigas fusões de buracos negros deixariam para trás regiões de luz quente e fria na CMB. Estes padrões formariam um sinal fraco mas discernível no céu, oferecendo uma forma direta de sondar os acontecimentos cósmicos que moldaram o Universo.
E embora o estudo ofereça uma abordagem promissora para a deteção da memória gravitacional, os investigadores notam que os seus cálculos se basearam em pressupostos simplificados. Por exemplo, assumiram inicialmente que todos os buracos negros em fusão tinham a mesma massa, quando, na realidade, os buracos negros podem variar muito em tamanho, desde milhões a milhares de milhões de vezes a massa do Sol.
