Para os cientistas que rastreiam pulsações fracas que se movem pelo espaço, o 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, chamada relatividade geral.
“O que é fantástico é que este evento é em grande parte idêntico ao primeiro que observámos há 10 anos, GW150914. A razão pela qual é muito mais nítido é porque os nossos detectores tornaram-se muito mais precisos ao longo dos últimos 10 anos,” disse o físico da Cornell Keefe Mitman, pós-doutorando do Hubble da NASA no Centro Cornell de Astrofísica e Ciências Planetárias da Faculdade de Artes e Ciências.
Um esforço global para estudar colisões de buracos negros
Mitman foi coautor de um estudo deste sinal, intitulado “Espectroscopia de Buraco Negro e Testes de Relatividade Geral com GW250114”, que foi publicado em Fichas de exame físico 29 de janeiro. O artigo foi preparado pela Colaboração Científica LIGO em conjunto com a Colaboração Virgo na Itália e a Colaboração KAGRA no Japão. Os cientistas da Cornell desempenharam um papel importante no projeto LIGO-VIRGO-KAGRA desde o seu início no início dos anos 1990.
A onda gravitacional, conhecida como GW250114, foi criada quando dois buracos negros colidiram, enviando uma ondulação através do espaço-tempo. Este sinal chegou ao Observatório de Interferômetro de Ondas Gravitacionais a Laser (LIGO) da América em 14 de janeiro de 2025. Cada onda gravitacional recebeu o nome da data em que foi detectada, e a equipe LIGO-VIRGO-KAGRA anunciou isso publicamente em setembro de 2025. De acordo com uma análise de Mitman e seus colegas, o sinal se comporta exatamente como a relatividade geral prevê. Ao mesmo tempo, os investigadores acreditam que nem todas as fusões de buracos negros seguirão as regras de Einstein com tanta precisão, o que poderá abrir novas portas para a física fundamental.
Como os buracos negros revelam seus segredos
Quando dois buracos negros se fundem, o objeto recém-criado vibra como um sino sendo tocado. Essas vibrações criam tons distintos que são determinados por duas dimensões, explicou Mitman: a frequência de oscilação e o tempo de decaimento. Medir uma tonelada permite aos cientistas calcular a massa e a rotação do buraco negro final. A detecção de dois ou mais tons permite vários testes independentes das mesmas propriedades previstas pela relatividade geral.
“Se estas duas medições coincidirem, estamos na verdade a confirmar a relatividade geral”, disse Mitman. “Mas quando você mede dois tons que não têm a mesma combinação de massa e spin, você pode começar a explorar até que ponto se desviou das previsões da relatividade geral.”
No caso do GW250114, o sinal era claro o suficiente para que os cientistas medissem dois tons e restringissem um terceiro. Todos esses resultados são consistentes com a teoria de Einstein.
Encontrando rachaduras na teoria de Einstein
E se as medidas forem diferentes?
“Então nós, como físicos, teríamos muito trabalho a fazer para tentar explicar o que está acontecendo e qual seria a verdadeira teoria da gravidade em nosso universo”, disse Mitman. Ele e os seus colaboradores pensam que é possível que os futuros sinais de ondas gravitacionais não sejam inteiramente consistentes com a relatividade geral, oferecendo pistas para mistérios de longa data.
Os físicos já suspeitam que a relatividade geral pode não ser a última palavra sobre a gravidade. Como salientou Mitman, a teoria não explica 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.
“Deve haver alguma forma de resolver este paradoxo para que a nossa teoria da gravidade seja consistente com a nossa teoria da mecânica quântica”, disse Mitman. “Nesse sentido, esperamos algum desvio da previsão clássica de Einstein, onde é possível ver a assinatura da gravidade quântica refletida nesses sinais de ondas gravitacionais.
“Esperamos que um dia veremos esses desvios e isso nos ajudará a entender o que poderia ser uma verdadeira teoria da gravidade quântica”.
