Vasco Gonçalves deu um passo determinante para compreender a memória do Universo

O Universo tem memória e guarda cicatrizes que, embora impercetíveis, não desaparecem na estrutura do espaço-tempo. São marcas ancestrais que ficaram dos eventos cósmicos violentos, como fusões de buracos negros, tempestades solares extremas ou colisões entre galáxias.

Estes poderosos fenómenos estelares geram vibrações na estrutura do Universo e um efeito que, entre os académicos, é conhecido como memória gravitacional. Os modelos teóricos convencionais, no entanto, não conseguem calcular a extensão rigorosa destas reminiscências, tampouco avaliar com precisão os eventos na sua origem.

Os métodos tradicionais recorrem a velocidades muito baixas para estudar objetos celestes, o que dificulta a precisão dos cálculos na descrição de eventos astrofísicos extremos.

Um encontro luminoso no intervalo de uma conferência

Foram justamente esses obstáculos da física teórica que levaram Vasco Gonçalves, investigador da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP), a criar uma parceria com colegas do Reino Unido e da França.

A colaboração surgiu da forma mais inesperada, durante um encontro casual entre os quatro cientistas no coffee-break da conferência Iberian Strings, realizada em 2024 na cidade do Porto.

Os investigadores estiveram, desde então, em contacto permanente, traçando as linhas da investigação, que cruzaram diferentes áreas da física, da Astrofísica de Ondas Gravitacionais à Gravidade Quântica e Teoria das Cordas, passando pela Matemática e Relatividade Numérica.

A Física de Partículas, a área de investigação de Vasco Gonçalves, revelou-se determinante para avançar no estudo, que envolveu a participação de físicos da Queen Mary University of London (Reino Unido) e dos institutos IPhT (CEA/CNRS) e IHES, em França.

Este efeito caracteriza-se essencialmente pela capacidade das próprias ondas gravitacionais de gerar gravidade, absorvendo um impacto secundário na estrutura do espaço-tempo.

Novas possibilidades para as áreas da física e astrofísica

O novo método distingue-se, acima de tudo, pelo rigor no cálculo teórico, permitindo estudar os efeitos em todas as velocidades, ao contrário dos métodos tradicionais, que limitam a análise a velocidades reduzidas. Ao garantir maior precisão, diminui-se a margem de erro e aumentam-se as possibilidades de expandir o conhecimento nos campos da física e da astrofísica.

Quando os cálculos atingem um elevado grau de rigor – defende Vasco Gonçalves –, abre-se espaço para mais descobertas, pois as limitações impostas pelos métodos anteriores já não constituem um obstáculo à investigação.

Este desenvolvimento representa, segundo o comunicado da Universidade do Porto, uma oportunidade para aprofundar a investigação sobre fenómenos extremos do Universo e as marcas invisíveis deixadas na estrutura do espaço-tempo.

A investigação não significa, por isso, apenas um avanço teórico. Tal como os cálculos teóricos aplicados a esta área servem de comparação, por exemplo, em experiências no acelerador de partículas do laboratório CERN, o mesmo pode vir a ser realizado na medição de ondas gravitacionais, com os seus efeitos a poderem ser comparados com dados reais.

O trabalho, publicado na prestigiada revista Physical Review Letters, poderá ser particularmente útil para compreender a informação obtida pelo LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), que opera dois grandes interferômetros a laser nos Estados Unidos, com a missão de detetar ondas gravitacionais geradas por eventos cósmicos violentos.

Referências do artigo

Renata Silva. Como a física de partículas ajuda a entender a “memória” do Universo. Universidade do Porto

Alessandro Georgoudis, Vasco Goncalves, Carlo Heissenberg & Julio Parra-Martinez. Nonlinear Gravitational Memory in the Post-Minkowskian Expansion. Physical Review Letters