Para os cientistas que rastreiam ondulações tênues que viajam pelo cosmos, GW250114 se destaca. É o sinal de onda gravitacional mais claro já registrado de um par de buracos negros em fusão, fornecendo aos pesquisadores uma ferramenta excepcionalmente nítida para testar a teoria da gravidade de Albert Einstein, chamada relatividade geral.
“O que é fantástico é que o evento é praticamente idêntico ao primeiro que observamos há 10 anos, GW150914. A razão pela qual é tão mais claro é puramente porque nossos detectores se tornaram muito mais precisos nos últimos 10 anos”, disse o físico da Cornell, Keefe Mitman, bolsista pós-doutoral do NASA Hubble no Centro de Astrofísica e Ciência Planetária da Cornell, na Faculdade de Artes e Ciências.
Um Esforço Global para Estudar Colisões de Buracos Negros
Mitman é coautor do estudo que examina este sinal, intitulado “Espectroscopia de Buracos Negros e Testes de Relatividade Geral com GW250114”, que foi publicado na Physical Review Letters em 29 de janeiro. O artigo foi produzido pela Colaboração Científica LIGO juntamente com a Colaboração Virgo na Itália e a Colaboração KAGRA no Japão. Cientistas de Cornell desempenham papéis importantes no projeto LIGO-VIRGO-KAGRA desde seu início no início dos anos 1990.
A onda gravitacional conhecida como GW250114 foi gerada quando dois buracos negros colidiram, enviando ondulações pelo espaço-tempo. Esse sinal chegou aos Observatórios de Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser (LIGO), com sede nos EUA, em 14 de janeiro de 2025. Cada onda gravitacional é nomeada pela data em que é detectada, e a equipe LIGO-VIRGO-KAGRA anunciou publicamente esta em setembro de 2025. De acordo com a análise de Mitman e seus colegas, o sinal se comporta exatamente como a relatividade geral prevê. Ao mesmo tempo, os pesquisadores acreditam que nem toda fusão de buracos negros seguirá as regras de Einstein tão de perto, o que pode abrir novas portas na física fundamental.
Como os Buracos Negros Revelam Seus Segredos
Quando dois buracos negros se fundem, o objeto recém-formado vibra, muito como um sino atingido. Essas vibrações produzem tons distintos definidos por duas medições, explicou Mitman: uma frequência de oscilação e um tempo de atenuação. Medir um único tom permite que os cientistas calculem a massa e o giro do buraco negro final. Detectar dois ou mais tons torna possível realizar múltiplas verificações independentes dessas mesmas propriedades, como previsto pela relatividade geral.
“Se essas duas medições concordarem uma com a outra, você estará efetivamente verificando a relatividade geral”, disse Mitman. “Mas se você medir dois tons que não se alinham com a mesma combinação de massa e giro, poderá começar a investigar quanto você se desviou das previsões da relatividade geral.”
No caso de GW250114, o sinal foi claro o suficiente para que os cientistas pudessem medir dois tons e establecer limites para um terceiro. Todos esses resultados coincidiram com a teoria de Einstein.
Procurando Fissuras na Teoria de Einstein
E se as medições tivessem discordado?
“Então teríamos muito trabalho a fazer como físicos para tentar explicar o que está acontecendo e qual seria a verdadeira teoria da gravidade em nosso Universo”, disse Mitman. Ele e seus colaboradores acreditam que é possível que futuras ondas gravitacionais não se alinhem completamente com a relatividade geral, oferecendo pistas para mistérios de longa data.
Os físicos já suspeitam que a relatividade geral não pode ser a palavra final sobre a gravidade. Como Mitman apontou, a teoria não explica fenômenos como a energia escura e a matéria escura, e falha quando cientistas tentam conciliá-la com as leis que governam o mundo quântico.
“Deve haver alguma forma de resolver esse paradoxo para tornar nossa teoria da gravidade consistente com nossa teoria da mecânica quântica”, disse Mitman. “Nesse sentido, esperamos que haja alguma divergência da previsão clássica de Einstein, onde você poderia ver assinaturas da gravidade quântica se imprimindo nesses sinais de ondas gravitacionais.
“A esperança é que possamos ver essas divergências um dia e que isso nos ajude a guiar qual pode ser a verdadeira teoria da gravidade quântica.”
