O que é e como funciona a gravidade?

A história conta que um dia, sentado debaixo de uma macieira, Sir Isaac Newton foi atingido por uma maçã e enquanto ponderava por que todos os objetos são atraídos para o solo, ele finalmente descobriu a gravidade.

Embora ninguém saiba se essa história realmente aconteceu ou foi apenas uma alegoria criada pelo gênio da ciência, a gravidade talvez seja a principal força que rege o Universo macroscópico, mas o que realmente é a gravidade?

O que é gravidade e como funciona?

Para entender o que é a gravidade e como ela funciona, devemos primeiro entender o conceito de espaço-tempo, que é a estrutura quadridimensional que combina as três dimensões espaciais (comprimento, largura e altura) com o tempo.

O espaço-tempo pode ser imaginado como um tecido elástico que permeia todo o universo. Quando um objeto com massa está presente, como uma estrela, um planeta ou um buraco negro, ele cria uma distorção nesse tecido, semelhante à forma como uma bola pesada deforma um trampolim. Essa curvatura é o que chamamos de gravidade, e é essa deformação que faz com que outros objetos sejam atraídos ou orbitem ao redor do corpo que causa a distorção.

Para facilitar a visualização, pense em um tecido elástico esticado, como um trampolim plano. Se você colocar uma bola de boliche no centro, o tecido se deformará para baixo, criando uma depressão. Agora, se você colocar uma bolinha de gude sobre esse mesmo tecido, ela será atraída para a depressão, ou começará a girar em torno da bola de boliche, dependendo de sua velocidade e posição inicial.

Este comportamento é muito semelhante ao que acontece no espaço com planetas e estrelas. Os planetas orbitam o Sol, por exemplo, porque o Sol, devido à sua enorme massa, cria uma curvatura significativa no espaço-tempo ao seu redor, e os planetas “seguem” essa curvatura.

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A gravidade é provavelmente a mais fundamental de todas as forças que governam o nosso Universo macroscópico, e o mais fascinante sobre a gravidade é que ela é universal. Qualquer objeto que tenha massa, por menor que seja, gera gravidade. Esta força é proporcional à massa do objeto e diminui com o aumento da distância.

No caso do Sol, por exemplo, o seu campo gravitacional estende-se por todo o Sistema Solar e mais além, atingindo distâncias de milhares de milhões de quilómetros. Este campo é o que mantém planetas como a Terra, Júpiter e até pequenos corpos como asteroides e cometas presos em suas órbitas.

Do ponto de vista físico, não existem lugares no Universo onde a gravidade seja completamente inexistente. Mesmo nas regiões mais distantes e aparentemente vazias, conhecidas como vazios intergalácticos, a gravidade ainda está presente, embora a sua intensidade seja muito fraca.

Isto ocorre porque a gravidade, ao contrário de outras forças, não é bloqueada ou “protegida” por outros materiais; propaga-se indefinidamente, embora enfraqueça com a distância. Até as partículas subatómicas e os fotões de luz são influenciados pela gravidade, como demonstrado em fenómenos como as lentes gravitacionais, onde a luz de uma estrela distante é desviada pela gravidade de uma galáxia em primeiro plano.

A gravidade também é essencial na formação e evolução dos corpos celestes. É o que permite que nuvens de gás e poeira no espaço entrem em colapso para formar estrelas, planetas e até galáxias inteiras. Em escalas maiores, a gravidade mantém os aglomerados de galáxias unidos, evitando que sejam dispersos por todo o Universo. Portanto, não é apenas uma força local, mas também a “cola” que sustenta a estrutura do cosmos.