Cientistas do Inpe trabalham em nova detecção de ondas gravitacionais

Segundo o pesquisador Odylio Aguiar, do Inpe, a terceira detecção de ondas gravitacionais parece ser a mais distante da Terra, com os buracos negros localizados a cerca de 3 bilhões de anos-luz de distância. Além disso, o novo buraco negro, resultado da fusão, tem uma massa 49 vezes maior que a do Sol, aproximadamente

Cientistas do Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) contribuíram para a terceira detecção de ondas gravitacionais pelo observatório Ligo (do inglês Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), anunciada na última quinta-feira (1º).

Como nas primeiras detecções, as ondas gravitacionais foram geradas quando dois buracos negros colidiram para formar um maior. O novo buraco negro, resultado da fusão, tem uma massa 49 vezes maior que a do Sol, aproximadamente.

“Isso preenche uma lacuna entre as massas dos dois buracos negros formados previamente detectados pelo Ligo, com massas solares de 62 (primeira detecção) e 21 (segunda detecção)”, explica o pesquisador Odylio Aguiar, que coordena os estudos no Inpe sobre ondas gravitacionais.

Segundo ele, trata-se de mais uma confirmação da existência de buracos negros maiores do que 20 massas solares, objetos que os cientistas não sabiam existir antes que o Ligo os detectasse.

A nova detecção ocorreu durante a atual corrida observacional do observatório, que começou em 30 de novembro de 2016 e continuará durante o verão nos Estados Unidos. As observações são realizadas por detectores gêmeos – um em Hanford, em Washington, e o outro em Livingston, na Louisiana. Ambos são operados pelos institutos de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e de Massachusetts (MIT) com financiamento da Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos (NSF).

De acordo com o pesquisador do Inpe, as colisões de buracos negros produzem mais potência do que é irradiado como luz por todas as estrelas e galáxias no universo em qualquer instante. “A detecção recente parece ser a mais distante da Terra, com os buracos negros localizados a cerca de 3 bilhões de anos-luz de distância. A observação mais recente também forneceu pistas sobre as direções e os sentidos em que os buracos negros estavam girando.”

Einstein
O estudo desta detecção testa, mais uma vez, as teorias de Albert Einstein. Os pesquisadores procuraram, por exemplo, um efeito chamado dispersão, que ocorre quando as ondas de luz em um meio físico como o vidro viajam em velocidades diferentes, dependendo do seu comprimento de onda. É assim que um prisma cria um arco-íris. A teoria geral da relatividade de Einstein proíbe a dispersão de acontecer em ondas gravitacionais à medida que se propagam de sua fonte para a Terra. O Ligo não encontrou evidências para esse efeito.

Cientistas avaliam que, com a terceira detecção de ondas gravitacionais confirmada, o Ligo está se estabelecendo como um poderoso observatório para revelar o lado negro do universo. A expectativa é detectar outros tipos de eventos astrofísicos em breve, como a colisão violenta de duas estrelas de nêutrons.

Ligo
Mais de mil pesquisadores de todo o mundo participam do esforço através da Colaboração Científica Ligo. No Brasil, dois grupos de cientistas integram o projeto. Um deles está na Divisão de Astrofísica do Inpe, em São José dos Campos (SP), e conta com seis cientistas: Odylio Denys Aguiar, César Augusto Costa, Márcio Constâncio Jr, Elvis Camilo Ferreira, Allan Douglas dos Santos Silva e Marcos André Okada. Os pesquisadores trabalham no aperfeiçoamento da instrumentação de isolamento vibracional e térmica do Ligo, na sua futura operação com espelhos resfriados. O objetivo é aumentar a sensibilidade dos detectores para observar mais fontes de ondas gravitacionais.

Além disso, o grupo trabalha na caracterização dos detectores, buscando determinar as suas fontes de ruído e a minimização dos seus efeitos nos dados coletados, permitindo que sinais de ondas gravitacionais fortes sejam mais facilmente localizados.

Outra equipe de cientistas que integram o Ligo está localizado no Instituto Internacional de Física, na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), em Natal (RN). Dirigido pelo pesquisador Riccardo Sturani, trabalha na modelagem e análise dos dados na busca de sinais emitidos por sistemas de dois objetos astrofísicos em coalescência, dos tipos dos três detectados pelo observatório. A modelagem é importante porque as ondas gravitacionais têm interação muito fraca com toda a matéria, tornando necessárias, além de detectores de alto desempenho, técnicas de análises eficazes e uma modelagem teórica precisa dos sinais.