Cientistas chineses testaram com sucesso o núcleo óptico do futuro observatório espacial de ondas gravitacionais Taiji. O projeto prevê a criação de um interferômetro de ondas gravitacionais no espaço com um braço de 3 milhões de quilômetros de comprimento. Três satélites posicionados nos vértices de um triângulo equilátero se comunicarão entre si por meio de laser, detectando ondas gravitacionais de baixa frequência, o que permitirá aos cientistas aprender muito mais sobre o universo.
O projeto europeu LISA, um interferômetro de ondas gravitacionais. Fonte da imagem: ESA
Este projeto envolve o teste de elementos de um interferômetro a laser de alta sensibilidade, capaz de detectar flutuações sutis no espaço-tempo — ondas gravitacionais geradas pela aproximação e fusão de buracos negros, estrelas de nêutrons e outros objetos cósmicos massivos. De acordo com pesquisadores chineses, todos os parâmetros de teste atenderam aos rigorosos requisitos da missão, marcando a transição do projeto da fase teórica para o desenvolvimento de equipamentos reais.
Feixes de laser serão transmitidos entre espaçonaves orbitando o Sol, e quaisquer discrepâncias na distância entre elas indicarão a passagem de uma onda gravitacional. Este projeto imita o projeto europeu LISA, mas o sistema chinês está sendo desenvolvido como um programa nacional independente. Graças a uma base de medição tão ampla, o Taiji será capaz de detectar ondas gravitacionais de baixa frequência, inacessíveis aos observatórios de ondas gravitacionais terrestres atuais, como o LIGO (EUA), o Virgo (UE) e o KAGRA (Japão), que, devido aos seus curtos intervalos de medição, detectam apenas ondas gravitacionais de alta frequência.
O núcleo óptico é responsável por medições de distância ultraprecisas, na ordem de picômetros — trilionésimos de metro. Isso é possível graças ao uso de lasers ultraestáveis, sistemas de espelhos com vibração mínima e tecnologias de compensação ativa para perturbações externas. O desenvolvimento de tais sistemas exige uma precisão de engenharia excepcional, já que até mesmo a expansão térmica dos materiais ou a pressão microscópica da luz solar podem afetá-los.Esses erros podem distorcer os resultados. Testes bem-sucedidos demonstram que engenheiros chineses do Instituto de Mecânica de Huairou, da Academia Chinesa de Ciências em Pequim, estão perto de criar uma plataforma espacial completa para a detecção de ondas gravitacionais.
O valor científico do projeto é enorme. Após o lançamento, previsto para o primeiro semestre da década de 2030, o sistema poderá estudar a fusão de buracos negros supermassivos, os estágios iniciais da evolução do universo e, possivelmente, detectar vestígios de ondas gravitacionais primordiais geradas logo após o Big Bang. Esses dados nos ajudarão a compreender melhor a natureza da gravidade, testar as previsões da teoria da relatividade geral de Einstein e nos aproximar de uma teoria unificada que integre a mecânica quântica e a gravidade. Assim, o teste bem-sucedido do núcleo óptico representa um passo importante rumo a uma nova forma de estudar o universo.