Pesquisadores do BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2, ver https://www.cfa.harvard.edu/CMB/bicep2, anunciaram recentemente a detecção das ondas gravitacionais primordiais, geradas durante a chamada fase inflacionária cosmológica, que teria ocorrido nos primeiros momentos do Universo.

O BICEP2 foi especialmente concebido para medir o chamado modo B da polarização da radiação cósmica de fundo. Este modo de polarização é produzido por ondas gravitacionais, em particular as de origem cosmológica. Vale a pena ver o vídeo onde são apresentados os resultados da equipe do BICEP2:

https://www.cfa.harvard.edu/pao/Bicep2_news_con.mp4

Trata-se de uma descoberta tão importante que precisamos ter cautela. Entre outras coisas, temos que esperar os resultados de outras equipes, tal como a do satélite Planck, que realizam estudos similares.

Se esta descoberta for confirmada, o grupo do Bicep2 terá iniciado a astronomia de ondas gravitacionais em grande estilo, já realizando previsões importantíssimas sobre os primeiros instantes da existência do Universo ou de, pelo menos, uma fase em que ele teria um tamanho que ainda acomodasse uma fase inflacionária. Nesta fase, o Universo teria sofrido uma expansão rapidíssima, provavelmente exponencial. Isto restringirá muito os modelos cosmológicos válidos. Tudo isto às vésperas da teoria da relatividade geral completar 100 anos.

Além disso, será aberto um caminho para um melhor esclarecimento da relação entre a gravidade e a mecânica quântica, para a construção de uma teoria de gravitação quântica, pois estamos falando de uma manifestação gravitacional colossal num momento em que os efeitos quânticos teriam sido dominantes. Muito se aprenderá nesta área e na cosmologia com o refinamento das medidas que futuros aparelhos (e.g., Keck Array, BICEP3 etc) farão do modo B de baixos multipolos da radiação cósmica de fundo.

Se confirmada, consideramos esta detecção uma detecção direta das ondas gravitacionais. A única diferença em relação a que poderia ser realizada em laboratório é que o “material detector” está bem longe (a cerca de 13,8 bilhões de anos luz de distância).

Vale mencionar, que a prova da existência das ondas gravitacionais dada pelo sistema de estrelas de nêutrons duplas (PSR 1913+16, entre outros), no qual uma delas é um pulsar, é considerada uma prova indireta NÃo porque só detectamos o sinal eletromagnético do pulsar. É indireta porque não é um efeito causado na detecção e sim um efeito devido à emissão das ondas.

Nos interferômetros do tipo LIGO o que vamos detectar é uma interferência da luz que percorre o caminho entre os espelhos. No caso do Schenberg, seria o sinal de microondas modulado pelo movimento da superfície da esfera. Nem por isso elas seriam consideradas detecções indiretas. No fundo, ainda não foi inventado um aparelho que possa detectar essas ondas diretamente, no sentido exato da palavra, todos a detectariam ao transformar a energia dessas ondas em alguma outra forma de energia (mecânica ou elétrica). A questão de direta ou indireta reside na questão de se foi detecção ou emissão.

Para as outras técnicas de detecção de ondas gravitacionais, como a interferometria laser, as massas ressonantes (barras e esferas como o Schenberg) e os “pulsar timing arrays”, a notícia dessa descoberta é muito boa, pois reafirmaria de forma conclusiva a existência dessas ondas.

Odylio Aguiar e José Carlos de Araújo (INPE)