Odylio Aguiar e o “Som do Universo”

Olá leitor!

Trago agora para você uma interessante entrevista com pesquisador Odylio Denys de Aguiar, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), que fala sobre a colaboração de uma equipe do instituto com a pesquisa internacional que detectou recentemente as Ondas Gravitacionais, entrevista esta postada na edição de maio do “Jornal do SindCT”.

Duda Falcão

CIÊNCIA E TECNOLOGIA

Odylio Aguiar e o “Som do Universo”

Equipe do INPE colabora na pesquisa internacional das ondas gravitacionais

Antonio Biondi

Jornal do SindCT

Edição nº 47

Maio de 2016

Fotos: INPE

Pesquisador e colegas participam do Projeto LIGO, um observatório que reúne mais de 1.000 cientistas no mundo todo e que anunciou, em fevereiro de 2016, a detecção de ondas gravitacionais. No último dia 2 de maio, uma edição especial do Prêmio Breakthrough 2016 em Física Fundamental veio reconhecer uma longa trajetória de dedicação de um cientista brasileiro. “Tomei a decisão de estudar essa questão no cursinho, 44 anos atrás!”, conta o pesquisador Odylio Denys de Aguiar, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). A questão que inquietou o jovem estudante eram as ondas gravitacionais — afirmadas por Albert Einstein 100 anos atrás — as quais ele chama de som do Universo.

“Antes de conseguirmos detectá- las, é como se estivéssemos assistindo a um filme mudo que não foi elaborado para tal”, explica nesta entrevista ao Jornal do SindCT. A saudável obsessão com as ondas gravitacionais fez com que o jovem cientista, ainda na década de 1980, escrevesse cartas a pesquisadores estrangeiros, trocando experiências sobre o tema. Os contatos o levaram a buscar uma bolsa nos Estados Unidos e lá realizar o seu doutorado.

Desde então, vem trabalhando na pesquisa do tema, e desde 2011 integrou-se aos esforços que convergem no Projeto LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), que reúne mais de 1.000 pesquisadores de todo o mundo. Para Odylio, a detecção das ondas terá efeitos revolucionários: “Elas irão mudar a forma de se ver o universo”.

Atualmente, o detector de ondas construído pelo grupo de Odylio no Brasil está sendo transferido da Universidade de São Paulo (USP) para o INPE. Registramos nesta entrevista parte da dedicação de Aguiar e de seus colegas na empreitada: Allan Douglas dos Santos Silva, César Augusto Costa, Elvis Camilo Ferreira, Márcio Constâncio Júnior e Marcos André Okada (todos do instituto).

Conte-nos um pouco de sua trajetória.

Comecei a me interessar pela área em que hoje me encontro muito tempo atrás. Aconteceu durante meu cursinho no Rio de Janeiro para entrar na faculdade. Isso em 1972. Foi quando decidi fazer algo relacionado à Física.

No vestibular, minha opção principal era pela engenharia no ITA [Instituto Tecnológico de Aeronáutica, de São José dos Campos]. Coloquei também a opção por engenharia no Instituto de Matemática e Estatística (IME-USP), e Física na PUC-RJ. Levei muito a sério o cursinho, tinha uma boa base do Colégio Militar, e o resultado é que passei em todos. Decidi pelo ITA.

No quarto ano do ITA, eu havia me interessado pelo INPE, e acabei fazendo iniciação científica com o pesquisador Dr. Walter Gonzalez, desenvolvendo experimentos relacionados com gravitação e astronomia de raios-X. Entre os projetos que acompanhamos, havia um com balões, de iniciativa francesa, voltado a estudar os raios-X de buracos negros.

O pesquisador me orientou em um trabalho para detectar os raios. Quando minha pesquisa estava para terminar, o projeto francês acabou. E, por um grande azar, o experimento do projeto caiu dentro do rio Paraíba do Sul! Foi tudo perdido. O pesquisador Dr. Inácio Malmonge Martin [chefe da Divisão de Astrofísica do INPE], por recomendação do Dr. Gonzalez, resolveu pedir a minha contratação ao diretor do INPE como assistente de pesquisa em 1979, como celetista. O INPE contava com um pesquisador francês, Dr. Daniel Nordemann, e fiz então o mestrado em astronomia de radiação gama com ele. Terminei o mestrado em 1983.

Os funcionários do INPE faziam o mestrado em cerca de quatro anos: só podíamos cursar duas disciplinas por trimestre. Desde 1982, eu já enviava cartas para pesquisadores de renome, afirmando que desejava estudar o tema de ondas gravitacionais por meio de campos eletromagnéticos. Escrevi cartas para todos os centros do mundo que pesquisavam a questão, estabelecendo contatos, referências, tomando conhecimento do custo de detectores etc. Comecei a fazer doutorado no CBPF [Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas], no Rio de Janeiro, orientado pelo professor Mario Novelo.

Em agosto de 1984, obtive finalmente uma bolsa nos EUA, na Louisiana State University, e a priorizei, a fim de poder trabalhar mais o campo instrumental de pesquisas. Nessa época não existia no INPE uma linha de pesquisa em ondas gravitacionais. Fui para os EUA com salário, com esse direito assegurado por quatro anos. Mas o doutorado pleno em Louisiana levava seis anos. Pedi licença não remunerada e segui mais dois anos na universidade. Terminei o doutorado em 1990, tendo por base um detector de barra, mas já tendo começado a estudar um detector esférico.

E após terminar o doutorado?

Em 1991, iniciamos uma nova linha de pesquisa no INPE, em Cosmologia e Gravitação, junto com os pesquisadores Thyrso Villela e Carlos Alexandre Wuensche de Souza (que compunham anteriormente a linha de pesquisa em Cosmologia). Comecei a batalhar recursos para a construção de um detector esférico no Brasil. Inicialmente, projetamos um detector de 3 metros de diâmetro, a um custo de US$ 7 milhões. Em 1997 buscamos esse montante junto ao então MCT [Ministério da Ciência e Tecnologia], que afirmou não ser possível disponibilizar tal valor.

Projetamos então uma esfera de 65 cm de diâmetro, pesando 1.150 kg e a um custo de US$ 1 milhão. Com isso, teríamos um detector tão ou mais sensível que a barra com a qual fazia os experimentos em Louisiana, de 2.300 kg. A proposta foi submetida à Fapesp em novembro de 1998, e a aprovação viria somente em abril de 2000.

Somente em 2000?

Foram consultados vários assessores nacionais e internacionais pela Fapesp antes de a decisão ser tomada. Por outro lado, o INPE não possuía infraestrutura para hélio líquido para o detector, de modo que conseguimos aprovar o projeto na USP, no laboratório em que o professor Nei Fernandes de Oliveira Jr. desenvolvia suas pesquisas. Em 2002, eu e o pesquisador dr. José Carlos Neves de Araújo iniciamos a linha de Astrofísica de Ondas Gravitacionais no INPE, que passou a contar em 2004 com o dr. Oswaldo Duarte Miranda. E, em 2006, tivemos o primeiro funcionamento completo do detector, ainda com baixa sensibilidade. Apresentamos outro projeto para a Fapesp, voltado a aprimorar o aparelho e sua sensibilidade, que foi de 2007 até 2013.

Em 2008, notamos a importância de aprimorar os sensores e começamos a priorizar esse desenvolvimento dos transdutores — equipamento que transforma uma forma de energia em outra: por exemplo, mecânica em elétrica — no INPE. Chegamos a uma sensibilidade muito boa, única em todo o mundo para detectores esféricos. Nesse meio tempo, passamos a colaborar em 2011 com o LIGO. Desde 2008, um dos nossos ex-estudantes, César Augusto Costa, já havia ido para o LIGO da Louisiana, com o nosso apoio, para fazer um pós-doc, tendo retornado em 2012, quando passamos a contar com seis pesquisadores na colaboração.

Em maio de 2015, o Instituto de Física da USP disse que não queria mais ficar com o detector.

Foi uma pressão muito grande, mas a chefe do departamento conseguiu prorrogar por mais alguns meses. Argumentamos que seria necessária uma corrida no final de 2015 para tentar atingir a sensibilidade desejada. Colocamos todas as nossas cartas nessa empreitada e conseguimos descobrir o que tínhamos que saber para atingir a sensibilidade do projeto. Realizamos em 2015, enfim, essa corrida com o detector brasileiro.

E a colaboração LIGO detectou ondas gravitacionais em 14 de setembro de 2015. Nos dois dias seguintes já sabíamos — César no dia 15 e o resto do grupo no dia 16. Estamos trabalhando para publicar os estudos sobre a nossa última corrida, que devem sair no Physical Review Letter, a mesma publicação em que foi registrado o anúncio da detecção.

O anúncio veio alguns meses depois.

O anúncio da detecção foi feito em 11 de fevereiro de 2016. Ele abre uma nova janela para se estudar o universo, a partir das ondas gravitacionais.

O experimento ficará definitivamente no INPE? Quais os impactos dessa mudança?

Estamos desmontando toda a aparelhagem na USP e trazendo para o INPE. Já temos o hélio líquido e todo o maquinário necessário. E já sabemos como montar e evitar os ruídos. Agora que temos a infra-estrutura para hélio líquido aqui, realmente o ideal é estar no INPE. Por outro lado, desmontar e montar vai dar um grande trabalho. Vamos perder cerca de dois anos nisso.

O detector brasileiro com o hélio líquido chega a -269oC, correto?

Queremos uma temperatura até mais baixa que isso. A dificuldade é operacional.

Quanto mais próximo de -273oC, melhor?

Exatamente. Queremos -273oC e uns quebrados. O máximo — ou seja, mínimo — é -273,16 oC. Nessa temperatura, não existe mais calor térmico nas coisas. Toda a energia dos átomos passa a ser de origem quântica, não está mais no campo da termodinâmica. Isso diminui o ruído térmico e aumenta ainda mais a sensibilidade. Há um momento, porém, no qual se iguala o calor que o refrigerador consegue retirar e o que é produzido e recebido a partir do ambiente.

Estamos falando de ondas gravitacionais relativas a bilhões de anos de história, correto?

As ondas gravitacionais conseguem atravessar o universo todo. E só perdem intensidade devido à distância. Essas que foram detectadas vieram de 1,3 bilhão de anosluz atrás.

É incrível, também, que essa detecção verificada em 2016 confirme o que Albert Einstein afirmou e previu 100 anos atrás.

Einstein lançou a Teoria da Relatividade Geral em 1915. Em 1916 ele afirmou a existência das ondas gravitacionais. Coincidentemente, essa confirmação acontece 100 anos depois. É realmente admirável. 

Qual momento mais o marcou ao longo de todos esses anos?

Certamente, o dia em que soube que as ondas foram detectadas, em setembro de 2015, foi marcante. A data do anúncio em 2016 igualmente. Quando soubemos que poderíamos iniciar a construção do detector no Brasil, em 2000, também... Foram vários momentos muito marcantes.

Qual significado essa detecção das ondas possui?

Abre uma janela para a ciência que pode permitir uma verdadeira revolução. Situação semelhante à de Galileu 400 anos atrás. Dizia-se à época que tudo girava em torno da Terra. Mas, com um telescópio, Galileu começou a concluir que os astros giravam em torno do Sol, confirmando que Copérnico estava correto. Todo conhecimento que temos de astronomia vem do desenvolvimento de novos telescópios.

A olho nu, não se consegue ver coisas vistas com um telescópio. As ondas gravitacionais também farão isso: vão mudar a forma de se ver o universo. A ciência possuía quase certeza de que os buracos negros existem, a partir de grandes concentrações de massa identificadas em áreas relativamente pequenas, mas eles não emitem luz. Sem a detecção dessas ondas, não teríamos nem sabido da existência desses dois buracos negros que se chocaram há 1,3 bilhão de anos.

Mesmo com os telescópios mais potentes, não se consegue enxergar esse fenômeno. As ondas gravitacionais detectadas mostraram a fusão dos dois buracos negros, o momento que se tocaram, e o tamanho deles. Isso vai ocorrer com muitos outros fenômenos, que só poderão ser conhecidos e estudados devido às ondas.

As ondas gravitacionais se propagam no espaço-tempo na velocidade da luz, a velocidade máxima. Se dois foguetes seguem um em direção ao outro, ambos na velocidade da luz, a soma da velocidade ainda assim será a velocidade da luz. Para conseguir tal mágica, o tempo e o espaço têm que ser flexíveis — e o que acontece em um mexe no outro.

Um irmão gêmeo que viaja na velocidade da luz, ao retornar à Terra depois de anos, volta quase sem envelhecer, pois para ele aqueles anos não se passaram, ao passo que para o outro, que ficou, os anos geraram envelhecimento efetivo. O espaço e tempo formam, portanto, uma coisa só, o espaço-tempo. Einstein chegou à conclusão de que esse espaço-tempo encurvado é responsável pela gravitação. As massas dos astros encurvam o espaço-tempo e esse espaço-tempo encurvado causa efeitos nas massas.

As ondas gravitacionais são a propagação dessas deformações no espaço-tempo viajando na velocidade da luz no próprio espaço-tempo. As ondas gravitacionais são, assim, uma espécie de som do universo. Elas devem gerar uma revolução. Novas leis físicas poderão ser afirmadas graças a essa detecção, que pode levar até mesmo a algum tipo de reconsideração a respeito das leis já consagradas. É até difícil imaginarmos como essas descobertas poderão ser aplicadas, gerando grandes inovações.

Mais detalhes das questões aqui registradas podem ser lidos no volume II do livro “A História da Astronomia no Brasil”, no capítulo 8, escrito pelo professor (http://www.mast.br/HAB2013).

Fonte: Jornal do SindCT - Edição 47ª - Maio de 2016