Uma onda gravitacional histórica está auxiliando na validação da teoria da relatividade geral de Einstein.

“O que é fantástico é que o evento é praticamente idêntico ao primeiro que observamos há 10 anos, GW150914. A razão pela qual é muito mais claro é puramente porque nossos detectores se tornaram muito mais precisos nos últimos 10 anos,” disse o físico da Cornell, Keefe Mitman, um 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 co-autor do estudo que examina esse sinal, intitulado “Espectroscopia de Buracos Negros e Testes da 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 têm desempenhado papéis importantes no projeto LIGO-VIRGO-KAGRA desde o seu início no início da década de 1990.

A onda gravitacional conhecida como GW250114 foi criada quando dois buracos negros colidiram, enviando ondulações através do espaço-tempo. Esse sinal chegou aos Observatórios de Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser (LIGO), com sede nos Estados Unidos, 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 essa 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 tão de perto as regras de Einstein, o que poderia 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 semelhante a um sino atingido. Essas vibrações produzem tons distintos definidos por duas medições, explicou Mitman: uma frequência de oscilações e um tempo de amortecimento. Medir um único tom permite que os cientistas calculem a massa e o giro do buraco negro final. Detectar dois ou mais tons possibilita realizar múltiplas verificações independentes dessas mesmas propriedades, conforme previsto pela relatividade geral.

“Se essas duas medições coincidirem, você está efetivamente verificando a relatividade geral,” disse Mitman. “Mas se você medir dois tons que não se encaixam na mesma combinação de massa e giro, você pode começar a investigar o quanto você se desviou das previsões da relatividade geral.”

No caso de GW250114, o sinal foi claro o suficiente para que os cientistas medisse dois tons e colocassem limites em um terceiro. Todos esses resultados corresponderam à teoria de Einstein.

Procurando Quebras 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 futuros sinais de ondas gravitacionais não se alinhem plenamente 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 observou, a teoria não explica fenômenos como energia escura e matéria escura, e falha quando os cientistas tentam conciliá-la com as leis que governam o mundo quântico.

“Tem que haver alguma maneira 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 deviação da previsão clássica de Einstein, onde você possa ver assinaturas da gravidade quântica se imprimindo nesses sinais de ondas gravitacionais.”

“A esperança é que um dia veremos essas deviações e isso ajudará a guiar o que poderia ser a verdadeira teoria da gravidade quântica.”