Usando a mesma analogia é fácil perceber que as características das OG dependem dos detalhes do processo que lhes deu origem: tal como um seixo grande e pesado não gera exactamente o mesmo padrão à superfície do lago que um pequeno grão de areia, uma supernova ou uma colisão entre dois buracos negros produzem OG com características essencialmente diferentes. Em geral, quanto mais violento é o processo maior é a quantidade de OG gerada. Numa situação ideal, ao medirmos as características (frequências e amplitudes, por exemplo) das OG que nos chegam em cada instante poderemos determinar os fenómenos que lhes deram origem e assim aprender mais sobre o Universo que nos rodeia.
Embora até hoje ninguém tenha ainda conseguido detectar directamente OG, existem vários detectores em construção e alguns que entraram já ou vão entrar brevemente em funcionamento, sendo altamente provável que a primeira detecção seja anunciada antes do final da década. Embora as OG sejam normalmente discutidas no contexto da teoria da relatividade geral de Einstein, elas são de facto uma consequência de qualquer teoria onde a propagação instantânea de interacções não seja permitida. A ausência de uma detecção clara e inequívoca de OG durante os próximos anos comprometeria de uma forma embaraçosa alguns do princípios fundamentais mais bem estabelecidos de toda a Física moderna.
Nesta altura já o leitor mais atento terá reparado que os fenómenos astrofísicos que são susceptíveis de produzir OG são relativamente recentes no tempo quando comparados com o nascimento do Universo (aproximadamente 12 mil milhões de anos). De onde vem então a relação entre as OG e a cosmologia?
Nos finais dos anos 30 do século passado, Erwin Schrödinger (mais conhecido como um dos fundadores da Mecânica Quântica) percebeu que num Universo em expansão existe uma produção não desprezável de OG dependente da aceleração da expansão. Este resultado deixou-o tão chocado que decidiu abandonar todos os modelos onde esta produção se verificava por a considerar inadmissível. Só em meados dos anos 70, através dos trabalhos seminais de Leonid Grishchuk, viríamos finalmente a perceber quão importante e útil este fenómeno pode ser: se observarmos as OG produzidas pela expansão poderemos em princípio reconstruir a dinâmica do Universo desde o seu início.
Nos modelos cosmológicos mais consensuais este princípio, a que chamamos Big Bang (ou, em Português, a "grande explosão"), envolve assombrosas quantidades de energia e acelerações gigantescas devendo portanto produzir enormes quantidades de OG. As OG deixadas pelo Big Bang formam um fundo homogéneo a que damos o nome de fundo cosmológico de ondas gravitacionais (FCOG). A detecção no presente do FCOG dar-nos-á, literalmente, uma imagem do início do Universo e, desta forma, poderemos comparar as características das OG detectadas com as previsões dos nossos modelos favoritos.
Convém aqui referir que a produção de OG nos primeiros instantes do Universo é um processo de natureza quântica e só no contexto das chamadas Teorias de Campo pode ser completamente compreendida. Da mesma maneira que usando a dualidade onda-partícula, um dos conceitos fundamentais da física quântica, a cada onda electromagnética é associada uma partícula - o fotão - responsável pela interacção electromagnética, a cada OG podemos associar uma partícula - o gravitão - que medeia a interacção gravitacional.
Estudos detalhados da criação do FCOG mostram que ele terá tido a sua origem não exactamente no Big Bang mas uma pequeníssima fracção de segundo após a criação do Universo, numa época designada por inflação durante a qual a expansão é fortemente acelerada. Embora não existam ainda provas concludentes para a existência de uma época de inflação, todos os resultados disponíveis parecem apontar nesse sentido. A detecção do FCOG consistiria certamente uma peça fundamental na confirmação deste modelo.
No próximo número abordarei o esforço monumental que tem sido empenhado durante as últimas décadas na detecção das OG. Os leitores interessados podem encontrar informação a um nível acessível em http://lisa.jpl.nasa.gov/index.html.
Os leitores interessados podem encontrar informação a um nível acessível em http://lisa.jpl.nasa.gov/index.html.
Doutor Luís E. Mendes
Imperial College, Universidade de Londres