De Onde Vem a Gravidade?

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Gravidade. Uma pessoa comum não costuma pensar muito à respeito durante o dia, apesar dela afetar todos os nossos movimentos. Por causa da gravidade nós estamos constantemente grudados ao chão (ainda bem), impedidos de “voar” por aí, vácuo afora. O velho ditado “tudo que sobe, desce” faz todo sentido para todos, porque a partir do dia em que nascemos, estamos convenientemente ligados à superfície da Terra devido à esta força invisível que tudo permeia.

Já os físicos… Bem, esses pensam sobre a gravidade o tempo todo. Para eles, a gravidade – suas propriedades, seu funcionamento – são um dos grandes mistérios a serem resolvidos, a fim de se obter um entendimento mais abrangente e completo de como o nosso Cosmos funciona.

Mas afinal, o que é a gravidade e de onde ela vêm?

Para sermos honestos, não sabemos muito bem.

Artigo-032_segundoSabemos por Isaac Newton e sua lei da gravitação que quaisquer dois objetos no Universo exercem certa força de atração entre si. Esta relação é baseada na massa desses dois objetos e a suas respectivas distâncias. Quanto maior for a massa dos objetos e menor a distância que os separa, mais intensa será a atração gravitacional que eles exercem um para com o outro.

Sabemos também que a gravidade pode trabalhar em um sistema complexo com vários objetos. Por exemplo, em nosso Sistema Solar não só o Sol exerce gravidade sobre todos os planetas, mantendo-os em suas órbitas, mas também cada planeta exerce uma força de gravidade sobre o Sol – em graus de intensidade diferentes, com base em suas massas e distâncias. Claro, isso vai muito além de nosso pequeno Sistema Solar, já que todo objeto que possui massa no Universo (de poeira cósmica à buracos negros) atrai outros objetos, mais uma vez em graus diferentes, com base na massa e distância (imagine um cometa sendo atraído pela gravidade de um planeta; ou um buraco negro atraindo uma estrela para dentro de si).

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Demonstração da gravidade com esferas de metal em uma lona de borracha. Crédito: Universidade de Stanford

Com sua Teoria da Relatividade, Albert Einstein explicou como a gravidade é [muito]mais do que apenas uma força: é uma curvatura no continuum tecido do espaço-tempo. Isso soa como algo advindo de um filme de ficção científica, mas basta um simples experimento, como mostrado na imagem ao lado, para entendermos como essa teoria funciona (e se encaixa como uma luva). Se você colocar um objeto pesado (como uma bola de metal) no centro de, digamos, uma malha de tecido esticado, irá notar que este centro irá se curvar substancialmente; se você jogar algumas bolinhas de gude sob a malha, vai constatar que elas giram em torno da bola de metal, aproximando-se até tocá-la. Isto é, objetos mais massivos tendem a deformar (ou curvar) o tecido do espaço-tempo.

Na realidade, não podemos enxergar a curvatura do espaço diretamente, mas podemos detectá-la nos movimentos dos objetos. Qualquer objeto “apanhado” pela gravidade de outro corpo celeste é afetado pela curvatura causada por este; semelhante à forma como bicicletas espiralam-se em um velódromo.

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Animação 2D exemplifica como funciona a gravidade.

Nós também podemos ver os efeitos da gravidade sobre a luz em um fenômeno conhecido como Lente Gravitacional. Se um objeto no espaço for grande o suficiente, – como uma galáxia – pode causar uma curvatura na forma reta da luz em torna dela, criando um efeito de lente gravitacional.

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Imagens do telescópio espacial Hubble mostram um efeito de lente gravitacional.

Mas estes efeitos ocorrem por razões que ainda não podemos explicar totalmente. Além de ser uma característica do espaço, a gravidade também é uma força (a mais fraca das quatro forças fundamentais) e pode ser uma partícula, também. Alguns cientistas propuseram que a existência de partículas chamadas grávitons causariam a atração entre os objetos; mas eles nunca foram detectados (até o momento).

A nossa compreensão da gravidade ‘trava’ quando estudamos o muito pequeno ou o muito grande: no nível subatômico dos átomos e moléculas, a gravidade simplesmente deixa de funcionar. E não conseguimos entender, muito menos descrever, o interior de buracos negros ou o momento exato do Big Bang sem que a Matemática se enrosque toda e perca sua verossimilidade.

Tão logo, o problema é que a nossa compreensão da Física de Partículas e a Geometria da Gravidade são incompletas.

“Temos ido de entendimentos basicamente filosóficos do por que as coisas caem à descrições matemáticas de como as coisas aceleram ou se inclinam – de acordo com os primeiros modelos de Galileu -, às equações de Kepler, que descrevem o movimento dos planetas, ou a formulação das leis da física de Newton, passando pela Relatividade de Einstein – tendo assim, todos nós, construído uma visão mais abrangente da gravidade. Mas ainda tudo isso não se completa. Ainda.” – diz a Dra. Pamela Gay. “Sabemos que ainda precisamos, de alguma forma, unir a Mecânica Quântica e a Gravidade para então sermos capazes de escrever equações que descrevem, com absoluta clareza, os centros de buracos negros e os primeiros momentos do Universo. Um dia chegamos lá.”

E assim, o mistério permanece. Por enquanto.

Fonte: Universe Today, NASA, NASA For Educators

Conteúdo Adicional: Cornell AstronomyUT-Knoxville, Astronomy Cast

Este vídeo do Minute Physics ajuda a explicar o que sabemos sobre a gravidade. Dá uma olhada:

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Sobre o Autor

Gabriel Pietro têm 18 anos, é Web Designer e Redator do Acervo Ciência, escrevendo diariamente para o site. Já bancou uma de técnico de informática, e ainda banca de astrônomo amador, sua maior paixão. Atualmente gradua-se no curso de Gestão da Informação, na Universidade Federal de Uberlândia, que não sabe se é de exatas ou de humanas. Assim como ele. Também é aficionado por cinema, comics, política, economia, tretas e música indie. Bata tudo isso no liquidificador e tente entender sua cabeça.