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quarta-feira, 4 de outubro de 2017

Observação inédita de ondas gravitacionais previstas por Einstein leva Nobel de Física

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Rainer Weiss, Barry Barish e Kip S.Thorne levam Nobel de Física em 2017 pela constatação de fenômeno antecipado por Albert Einstein há mais de 100 anos. 

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Por G1



Os cientistas Kip Thorne, Rainer Weiss e Barry Barish, vencedores do Nobel de Física; eles desvendaram o mistério das ondas gravitacionais  (Foto: Andrew Harnik/AP e  R.Hahn/Public Domain)Os cientistas Kip Thorne, Rainer Weiss e Barry Barish, vencedores do Nobel de Física; eles desvendaram o mistério das ondas gravitacionais (Foto: Andrew Harnik/AP e R.Hahn/Public Domain)

O Nobel de Física de 2017 foi para Rainer Weiss, alemão naturalizado americano; e Barry Barish e Kip S. Thorne, cientistas nascidos nos Estados Unidos. 

Juntos, eles conseguiram provar a existência das ondas gravitacionais, fenômeno previsto pelo físico Albert Einstein há mais de 100 anos em sua teoria Geral da Relatividade (1915). Os laureados observaram o evento pela primeira vez há pouco mais de dois anos, em 14 de setembro de 2015.

As ondas gravitacionais abrem um terreno absolutamente novo para como o homem enxerga o espaço-tempo. Isso porque, após a observação do fenômeno, os cientistas mostraram que a força gravitacional é capaz de provocar ondas que distorcem essas dimensões.

A observação é uma decorrência da famosa teoria da Relatividade Geral, do físico Albert Einstein. Uma das principais premissas dessa teoria é que o espaço e o tempo interagem com a matéria; ou seja, essas dimensões não são sempre constantes ou imutáveis.
Nobel de Física vai para trio que detectou ondas gravitacionais
Nobel de Física vai para trio que detectou ondas gravitacionais

A partir da teoria de Einstein partiu-se do pressuposto que, caso haja uma força muito forte em interação, o espaço e o tempo podem sofrer distorções. Depois de mais de 100 anos, foi justamente essa perturbação que os cientistas observaram.
"As ondas gravitacionais são uma maneira totalmente nova de observar os eventos mais violentos do espaço e de testar os limites do nosso conhecimento", destaca a Fundação Nobel.
Segundo Einstein, quando uma massa de grandes dimensões acelera, ela gera forças gravitacionais que provocam essas distorções. Einstein acreditava, no entanto, que não seria possível observar o fenômeno, informa a Fundação Nobel. 
Nobel de Física versão 3 (Foto: Karina Almeida/Infográfico G1) 
Nobel de Física versão 3 (Foto: Karina Almeida/Infográfico G1)

Fenômeno já rendeu outro Nobel em 1993
A existência das ondas gravitacionais passou a ser concebida quando, no final dos anos 1950, estudos demonstraram que as ondas carregavam energia; e, por isso, poderiam ser mensuráveis.

Em 1970, os astrônomos Joseph Taylor e Russel Hulse mostraram que as estrelas giravam ao redor delas mesmas e, com isso, perdiam energia. Essa energia perdida seria uma indicação da existência das ondas gravitacionais. Por esse achado, Taylor e Hulse foram laureados com o Nobel de Física de 1993.

As demonstrações acima, no entanto, eram indicações indiretas das ondas gravitacionais. A evidência direta do fenômeno só viria depois de um imenso esforço, uma vez que não seria fácil provocar alterações no espaço-tempo.
Simulação ilustra colisão de buracos negros como aquela detectada pelo projeto Ligo (Foto: Andy Bohn et al.)Simulação ilustra colisão de buracos negros como aquela detectada pelo projeto Ligo (Foto: Andy Bohn et al.)

Um projeto dedicado à observação das ondas gravitacionais
O trio de laureados integra o Ligo (Laser Interferometer Gravitational- Wave Observatory), ligado ao Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos. Trata-se de um projeto colaborativo de observação de ondas gravitacionais que integra mais de 20 países e cerca de mil cientistas.

Barry Barish é um dos fundadores e líderes do LIGO e Kip.S Thorne e Rainer Weiss se somam ao pioneirismo que fizeram do projeto uma possibilidade. Thorne e Weiss, em meados dos anos 1970, estavam convencidos da existência das ondas gravitacionais.

Weiss já havia observado perturbações que indicavam a presença das ondas. Ele também concebeu uma espécie de detector preliminar dessas perturbações.
No Ligo, os cientistas construíram um dispositivo, "o interferômetro", que é capaz de medir as ondas gravitacionais. São dois túneis em que passam dois feixes de laser em cada um: um viajando para frente e outro viajando para trás. Esse movimento provoca distorções nos túneis e os cientistas trabalharam para medir essa distorção, provando, assim, a existência das ondas.
O projeto possui dois interferômetros: um Washington e outro no estado da Lousiana, nos Estados Unidos. 


Os cientistas acreditam que as ondas gravitacionais observadas foram geradas após a colisão de dois buracos negros, ocorrida há milhões de anos. Os pesquisadores calculam que as ondas demoraram 1,3 bilhão de anos até chegar ao detector de ondas, nos Estados Unidos.
Rainer Weiss posa para foto em sua casa, na cidade de Newton (Massachussets/EUA), nesta terça-feira (3), após receber a notícia do prêmio Nobel de Física  (Foto: Josh Reynolds/Associated Press)Rainer Weiss posa para foto em sua casa, na cidade de Newton (Massachussets/EUA), nesta terça-feira (3), após receber a notícia do prêmio Nobel de Física (Foto: Josh Reynolds/Associated Press)

Reações dos cientistas e a persistência de um projeto
Os cientistas foram avisados por telefone do prêmio. Em entrevista à fundação Nobel, Kip S. Thorne reforçou a necessidade de colaborações na ciência. "Grandes descobertas são mesmo o resultado de grandes colaborações", disse. O cientista disse não estar surpreso com o fato da descoberta ter ganhado o Nobel, mas não pensou que, ele, pessoalmente seria um dos laureados.

Barry C. Barish destacou o tamanho da onda e as dificuldades de medição. "O tamanho real do sinal era cerca de um milésimo do tamanho de um próton", disse, em entrevista ao Nobel Media. O cientista também reforçou o quanto foi necessário o desenvolvimento de novas tecnologias para que o projeto se tornasse realidade.
"Desde a construção do primeiro detector, nós levamos mais de 20 anos. A descoberta é também o testamento da ciência e da tecnologia moderna. Penso que isso não seria possível há 50, 30, 20 anos. Foram necessários os lasers mais modernos e a melhor engenharia", disse Barish.
Química, Literatura e Paz
O prêmio de Física, anunciado nesta terça-feira (3), é o segundo a ser apresentado este ano. Na segunda-feira (2), foi a vez do Nobel de Medicina, em que os norte-americanos Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young levaram o prêmio por suas descobertas no ritmo circadiano.

Na quarta-feira (4), será anunciado o de Química; na quinta, o de Literatura (5); e, na sexta (6), o da Paz. O de Economia será anunciado na segunda-feira (9).
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Técnica que permitiu visualização de estruturas do vírus da zika leva Nobel de Química

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Pesquisadores premiados desenvolveram técnicas que permitiram observação minuciosa de biomoléculas. 'Agora podemos ver os detalhes de todos os pontos de nossas células', disse membro do Nobel. 

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Por G1

O trio laureado com o Nobel de Química em 2017 (Foto: Reprodução/Kungl Vetenskaps Akademien) O trio laureado com o Nobel de Química em 2017 (Foto: Reprodução/Kungl Vetenskaps Akademien)

O Nobel de Química de 2017 foi para o trio Jacques Dubochet (suíço) Joachim Frank (alemão) e Richard Henderson (escocês) por uma série de melhorias que revolucionaram a observação de biomoléculas. O prêmio foi anunciado nesta quarta-feira (4) na Suécia. Os três cientistas vão dividir 9 milhões de coroas suecas (aproximadamente 3,5 milhões de reais).

A partir das inovações desenvolvidas pelos laureados, o crio-microscópio eletrônico passou a observar a estrutura de biomoléculas em solução. Ainda, as imagens disponíveis são em alta resolução; ou melhor, a resolução chegou ao nível do átomo, é atômica.
Nobel de Química vai para trio europeu por estudo de moléculas
Nobel de Química vai para trio europeu por estudo de moléculas

Na prática, os cientistas podem congelar biomoléculas e observar processos químicos não antes visíveis -- para se ter uma ideia, os primeiros microscópios eletrônicos, por exemplo, "matavam" a matéria orgânica porque o feixe de elétrons necessário para a observação era extremamente forte. Agora, além da observação de moléculas vivas, os processos pelos quais elas passam podem ser observados e, portanto, compreendidos.
"Agora, podemos ver os detalhes de todos os pontos de nossas células, podemos observar cada gota de nossos fluidos corporais. Nós podemos entender como são construídos, como agem e como trabalham juntos. Estamos presenciando uma revolução na bioquímica", diz Sara Snogerup Linse, membro do Comitê Nobel.
A tecnologia atingiu seu auge em 2013 e permitiu, dentre outras inovações, a visualização de estruturas presentes na superfície do vírus da zika que não seriam visíveis com dispositivos convencionais. Conhecer a estrutura do vírus é essencial para o desenvolvimento de tratamentos: eles podem ter essas estruturas observadas como "alvo" para que o vírus seja combatido, por exemplo.

Uma outra aplicação foi a observação molecular do fenômeno da resistência bacteriana, quando bactérias não mais respondem aos antibióticos disponíveis. Os cientistas puderam observar por quais vias moleculares o fenômeno ocorre e o que pode ser feito para que ele seja evitado.
A estrutura do vírus Zika observada no crio-microscópio; tecnologia levou Nobel de Química de 2017 (Foto: Royal Swedish Academy of Sciences)
A estrutura do vírus Zika observada no crio-microscópio; tecnologia levou Nobel de Química de 2017 (Foto: Royal Swedish Academy of Sciences)

A importância da visualização
Nomes que hoje são comuns na ciência, como DNA e RNA, eram uma incógnita num passado não muito distante: a primeira metade do século XX. Era imaginado que essas proteínas desempenhavam um papel importante nas células, mas pouco se sabia sobre sua estrutura.

Só foi na década de 1950, quando cientistas passaram a expor cristais a máquinas de raio-X que foi possível ter uma ideia da estrutura desse material genético: que apresenta sua forma em uma ondulação, parecida com uma espiral -- como sabemos hoje.

Depois, no início dos anos 1980, cientistas passaram a utilizar uma técnica chamada de "espectroscopia de ressonância magnética", que passou a mostar também como as moléculas interagem entre si.

A questão com essas técnicas, no entanto, é que elas possuem algumas limitações: na cristalização de raio-X, por exemplo, as proteínas devem, necessariamente, formar cristais organizados. Também a espectroscopia de ressonância só funciona para algumas proteínas. Foi por isso que os laureados do Nobel de Química investiram em diversas melhorias para ampliar a visualização a mais biomoléculas.
Richard Henderson, um dos laureados com o Nobel de Química, em foto desta quarta-feira (4), em Cambridge, no Reino Unido  (Foto: Frank Augstein/Associated Press)Richard Henderson, um dos laureados com o Nobel de Química, em foto desta quarta-feira (4), em Cambridge, no Reino Unido (Foto: Frank Augstein/Associated Press)

A reação dos cientistas
Os cientistas foram avisados por telefone do prêmio. Um dos laureados, Joachim Frank, que criou meios de processar as imagens em computador, comentou a importância dos achados do trio. "Agora, podemos visualizar as moléculas em seu estado livre, sem restrições", disse, em entrevista ao Nobel Media. Ao receber a notícia por telefone, Frank também comentou a surpresa de ser laureado com o prêmio. 
"Normalmente, é o meu cachorro que me acorda cedo pela manhã. Mas hoje foi o prêmio Nobel", relatou Frank.
Richard Henderson, que acreditou no potencial da microscopia eletrônica para chegar ao nível da resolução atômica, comentou sobre a importância do achado, que permitiu a visualização de um maior número de biomoléculas.
"Estamos em uma espécie de nova era, anteriormente inacessível para a biologia estrutural", disse Henderson.
Ganhadores de 2017 e novos anúncios
O Nobel de Química é o terceiro apresentado neste ano. Na terça-feira (3), Rainer Weiss, alemão naturalizado americano e Barry Barish e Kip S.Thorne, cientistas nascidos nos Estados Unidos, levaram o Nobel de Física pela observação de ondas gravitacionais previstas por Albert Einstein há mais de 100 anos.

Na segunda-feira (2), foi a vez do Nobel de Medicina, em que os norte-americanos Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young levaram o prêmio por suas descobertas no ritmo circadiano, o relógio biológico interno dos seres vivos.

Na quinta-feira (5), será anunciado o Nobel de Literatura; e, na sexta (6), o da Paz. O de Economia será anunciado na segunda-feira (9).
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