Ondas são legais. A grande graça delas é que elas propagam energia, e não massa. Então tudo o que tem energia, acaba que pode ter ondas. E a outra graça é que: tudo tem energia. Ou é energia em si, ou é uma energia resultante, ou é uma energia potencial. Então quando alguma coisa libera energia, é possível sentir a reverberação, em ondas, dessa ação.

As características principais das ondas são: a altura, para cima e para baixo (amplitude); a distância entre uma onda e outra (comprimento de onda); e “quantos comprimentos de onda cabem nesse dado espaço de tempo” que costuma ser 1 segundo (frequência).

Quem já foi à praia sabe que as ondas não transportam só energia, porque o atrito entre as partículas às vezes empurra coisas para lá e para cá. Mas e uma corda? Você bate e a onda vai, mas a corda está inteira e intacta, nada é empurrado. CE como a corda é uma linha, temos uma onda unidimensional. Mas isso pode acontecer mesmo quando não se têm uma corda física, fótons podem transmitir energia, mesmo no vácuo, e um feixe de luz de frequência única é chamado de “laser”.

Um exemplo “trivial” de ondas bidimensionais é uma pedra caindo no centro de um lago, que faz ondas concêntricas que se espalham com a pedra no centro. A galera que faz vestibular também sabe da mola, que basta fazer um movimento, que esse movimento se propaga pela mola.

Outro exemplo legal são as erupções vulcânicas. O Krakatoa é um vulcão gigante e famoso da Indonésia que entrou em erupção em 1883. Ele teve 7 registros sísmicos: 4 de ida e 3 de volta. Ou seja, a erupção do Krakatoa foi tão forte que gerou uma onda de energia que atravessou o planeta todo até o outro lado, onde bateu e voltou. Ele fez isso três vezes e meia e ainda quase que apagou uma ilha inteira do mapa. Acho incrível que o planeta às vezes faz um rebuliço.

Outra onda legal é o som! Que tridimensionalmente pressiona o ar, empurrando as moléculas gasosas na atmosfera para ficarem mais perto umas das outras, se espalhando esfericamente.

E daí, essas ondas podem interferir umas com as outras. Se duas ondas se encontram e se “gostam” (estão em fase), elas formam uma nova onda com maior amplitude (interferência construtiva). Se elas se “odeiam” (fora de fase), a onda resultante é menor (interferência destrutiva).

Não confundir com alteração de frequência! A interferência das ondas é uma alteração de amplitude!

A alteração de frequência mais famosinha é o Efeito Doppler. Que acontece porque uma fonte de ondas está em deslocamento em relação ao ouvinte, e daí a distância entre as ondas não é constante. Isso faz com que a frequência das ondas pareça outra. Ou seja, se uma ambulância está chegando perto de você o som parece mais agudo. Isso porque a distância entre as ondas está sendo encavalada pela própria velocidade da ambulância e as ondas vão chegando umas em cima das outras. E, se ela está se afastando, a sirene parece mais grave. Mas para o motorista, o som está sempre igual e constante.

Fica a pergunta das ondas em outros contextos, como no espaço ou no gelo. Você sabia que alguns cientistas conseguiram desacelerar a velocidade da luz deixando ela a cerca de 60km/h? E o que será que acontece quando uma estrela morre? Afinal, isso tem uma grande liberação de energia.

Será que essa energia libera ondas? As tais das “teorias” dizem que “grandes massas possuem grandes gravidades” e que essas gravidades deformam o “tecido do espaço-tempo”. Isso foi comprovado quando descobrimos que conseguimos ver o que tem atrás de estrelas, porque as estrelas são tão massivas que a luz que vêm por detrás delas faz uma curvinha, porque o ESPAÇO está DEFORMADO e conseguimos ver coisas que seriam impossíveis de ver caso fosse tudo reto.

Então teoricamente a liberação de energia da morte de uma estrela, deformaria o espaço em ondas tridimensionais. Certo?

Pensando assim, sim. Faz sentido. As contas são muito complicadas de resolver, envolvem relatividade e o fato de as ondas se propagarem na velocidade da luz e, como acontecem em casos bobos como o efeito doppler, é sempre importante considerar onde você está numa determinada situação. Até Einstein errou na conta! Quer dizer, ele errou a conta, brigou com um monte de gente, arrumou a conta e comprovou matematicamente que essas ondas existiam. 

Mas aí fica a dúvida de como confirmar as ondas gravitacionais? As contas disseram que em teoria funciona, mas teria como ver se dá mesmo?

Tem alguns jeitos, mas o que eu acho mais legal foi o experimento feito com o interferômetro a laser LIGO ou Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (em inglês: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory – LIGO).

Interferometria é um tipo de aparato experimental que tem um monte de bugigangas. Mas a simplificação do que acontece é: um laser é emitido com um determinado ritmo de acende/apaga e o feixe desse laser passa por um espelho semiprateado. Esse espelho é especial, porque ele tanto reflete a luz, quanto deixa ela passar reto. Então esse espelho encaminha a luz por dois túneis ortogonais iguais, que os americanos construíram com 4km de comprimento. No final desses túneis tem um espelho normal que reflete os feixes de volta. O espelho semiprateado no meio vai de novo fazer o trabalho dele unindo os dois feixes – e, no final, você tem um sensor da luz que foi e voltou.

Tá. Dito tudo isso, se nada estiver acontecendo, o coiso vai emitir luz em uma amplitude, e o outro coiso vai receber luz na mesma amplitude.

SE o planeta estiver sendo deformado por ondas gravitacionais, foco no “se”, o tamanho desses túneis seria alterado, pois a onda muda as distâncias entre os pontos para poder propagar a energia, né? Isso altera a distância que a luz viaja. Então em um sentido o túnel ainda teria 4000m e no outro teria um pouco menos do que isso. Isso significa que o sensor vai receber uma onda com interferência, pois os feixes refletidos pelos espelhos comuns estariam em fases diferentes.

Eu comecei o parágrafo com “se” para criar uma tensão, porque o experimento de 2015 comprovou isso. Foi uma coleta de dados tão perfeitinha dentro da teoria, que alguns analistas acharam que era um teste do funcionamento do maquinário, e não uma amostra de verdade. Foi uma onda gravitacional causada pelo choque de dois buracos negros.

É bem gratificante quando a física faz sentido.

E assim, temos estrelas morrendo, buracos negros se chocando e as ondas reverberando até o planeta Terra, que deforma de acordo.

Descrição da imagem de capa: Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (em inglês: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory – LIGO) fonte: blogdafolha.uol.com.br