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Ondas Gravitacionais – Parte 1

Física: Conceito e história — By on dezembro 24, 2011 at 14:19

Quando ouvimos dizer ou lemos em algum lugar o termo “ondas eletromagnéticas”, fazemos sempre a associação com eletricidade e magnetismo. Esse termo é comum para nós, uma vez que o eletromagnetismo é uma ciência fácil de ser demonstrada experimentalmente. Entretanto, um outro termo que muito se fala, “ondas gravitacionais” que, analogamente, é uma das conseqüências da teoria gravitacional de Einstein, a teoria da relatividade geral, não é muito bem compreendido. Mas de onde surgem as ondas gravitacionais, e como elas são previstas de maneira matemática pela teoria da relatividade geral? Iremos tentar entender esse assunto ao longo desse texto e de outros, uma vez que sua analogia com as ondas eletromagnéticas é direta.

As origens das ondas eletromagnéticas e gravitacionais são praticamente idênticas. No eletromagnetismo, se considerarmos uma carga elétrica, e a oscilarmos de maneira acelerada, teremos como resultado a produção de ondas eletromagnéticas, que podem ser detectadas por algum sistema de antena ou algo do tipo. Já na teoria da relatividade geral, de maneira análoga, se considerarmos uma partícula massiva, e a oscilarmos de maneira acelerada, iremos gerar as chamadas ondas gravitacionais. Basicamente, é assim que se produz tais ondas. Mas então, por que ainda não conseguimos detectar estas ondas gravitacionais? Além de serem factíveis de produção, são previstas, como iremos ver, pelas chamadas equações de Einstein. Neste caso, o problema é a intensidade da integração gravitacional. Ela é extremamente baixa em comparação à interação eletromagnética. Como um exemplo simples, se pegarmos um prego de ferro e colocarmos ele a certa altura da terra e próximo a um imã, iremos ver facilmente que o imã atrai o prego e o impede de cair no chão. Isso demonstra a superioridade da força eletromagnética em comparação à gravitacional. Analogamente, a intensidade das ondas gravitacionais é muito menor em relação às eletromagnéticas. Consequentemente, para podermos, com nossa capacidade atual de precisão nos experimentos, medir ondas gravitacionais, quantidades enormes de massa devem ser consideradas. Mesmo assim, os instrumentos atuais de medida carecem de precisão para tal.

Outra pergunta então seria: Onde é possível, no universo, encontrar quantidades enormes de massa que possam produzir ondas gravitacionais capazes de serem medidas por nós, seres humanos? A resposta para esta pergunta está nos gigantescos eventos que acontecem por todo o universo, como explosões de supernovas, colisões entre galáxias, rotação de um buraco negro e movimentos envolvendo galáxias e aglomerados de galáxias. Todos esses eventos produzem as chamadas ondas gravitacionais, e todos são estudados teoricamente quanto a isso. Em relação a medir estas ondas, como dito, nossos equipamentos atuais não possuem capacidade de precisão suficiente.

Vimos, neste texto, que a produção de ondas gravitacionais, a princípio, é basicamente simples. Entretanto, detectá-las já é outra questão bem complicada, impossível atualmente por razões experimentais. A despeito das fontes de ondas gravitacionais consideradas acima, existe outra, que gera as chamadas “ondas gravitacionais primordiais”. O termo “primordial” vem do fato da fonte considerada estar associada aos primeiros momentos de evolução do universo, o período inflacionário. Iremos continuar abordando as ondas gravitacionais nos próximos textos, e o porquê esta última fonte merece atenção especial.

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