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As ondas gravitacionais deixaram cicatrizes no tecido do espaço-tempo?



Acidentes de carro, explosões nucleares e até impactos de asteroides são relativamente insignificantes perto de alguns dos eventos mais explosivos do nosso universo. Bem, uma explosão violenta infinitamente quente é provavelmente o que colocou o universo em movimento no começo de tudo. Então, grandes colisões, como aquelas entre buracos negros com massa muitas vezes maiores do que a do Sol, podem ter consequências bem selvagens. Como deixar cicatrizes no próprio espaço-tempo.

Agora que detectores de ondas gravitacionais estão ligados e fazendo observações, é hora de usá-los como telescópios para fazer alguma astronomia de verdade. Cientistas têm muitas ideias sobre como podemos usar as ondas gravitacionais — talvez possamos descobrir a verdadeira identidade da matéria escura, ou detectar as fontes das rajadas de raios gama. Um time de físicos quer saber se uma onda gravitacional em movimento pode permanentemente alterar o formato do espaço-tempo em si. Eles até acham que podem usar as cicatrizes no espaço-tempo para detectar físicas mais exóticas e medi-las sem ter que esperar por um evento de onda gravitacional, algo que eles chamam de “memória órfã”.

Outros acham que existe motivo para sermos descrentes, é claro.

Ondas gravitacionais são alterações no espaço-tempo causadas pelas colisões mais violentas do universo, e nós as detectamos com experimentos como o Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) e seu colega europeu, Virgo. Esses detectores são uma série de construções de vários quilômetros em formato de L que medem as ondas gravitacionais passando pela Terra como pequenas diferenças na distância viajada pelas ondas de luz de dois raios laser. Cientistas identificaram ondas gravitacionais duas, talvez três vezes.

Se essas ondas alterarem permanentemente o espaço-tempo, os nosso detectores podem conseguir mudar a leve mudança. Essas mudanças no espaço-tempo não alterariam em nada a sua vida no dia a dia, já que são menores do que prótons e nêutrons individuais nos átomos. Mas a ideia é que, com ondas gravitacionais suficientes passando de incríveis colisões de buracos negros, nós eventualmente conseguiríamos notar a soma dessas alterações como uma pequena mudança nos detectores. Isso poderia acontecer depois de apenas 20 eventos de ondas gravitacionais similares ao primeiro que foi descoberto, de acordo com um artigo publicado no ano passado.

É possível que cientistas consigam identificar as cicatrizes causadas por ondas gravitacionais sem observar as ondas em si, o que seria útil de observar, já que os nossos detectores de ondas gravitacionais só são sensíveis a ondas de certas frequências. Os cientistas batizaram essa ideia de “memória órfã” em um artigo publicado nesse mês, no periódico Physical Review Letters. É um pouco como as pegadas do Flash — algo se movendo além da compreensão dos nossos detectores, mas deixando para trás uma força que passou.

Outros pesquisadores estão empolgados com a perspectiva de detectar indícios de ondas gravitacionais de maiores frequências — segundo o que disse Sanjeev Seahra, professor associado de matemática na Universidade New Brunswick, ao Gizmodo, elas poderiam identificar físicas exóticas e dimensões extra. “Mas detectores como o LIGO não estão otimizados para ver tais sinais, então a possibilidade de que o efeito da memória das ondas gravitacionais possa agir como um componente observável de baixa frequência intrinsecamente em formatos de onda de alta frequência é bem encorajador.” Os detectores estão otimizados para ver sinais entre 10 e 2000Hz (“Hz” quer dizer picos de onda por segundo).

Pelo menos um cientista não estava tão empolgado. Perguntei a Lionel London, pesquisador associado em ondas gravitacionais na Universidade de Cardiff, o que ele achava sobre usar experimentos como o LIGO para detectar os traços fantasmas de alterações passadas no espaço-tempo, e ele estava cético. O pesquisador apontou que algumas das constatações da pesquisa vão contra o que muitos astrofísicos sabem sobre a união de buracos negros, como a quantidade de energia de um buraco negro que se converte em ondas gravitacionais. A pesquisa presume que o restante inteiro da massa do buraco negro se transforme em ondas gravitacionais depois de uma colisão, mas London disse que apenas cerca de 10% da massa inicial do sistema pode se transformar em ondas gravitacionais.

Além do mais, pode não haver tantas origens astrofísicas no universo para justificar a memória órfã — London notou que todos os exemplos que os autores citaram eram bem especulativos.

Então, os fantasmas de ondas gravitacionais deixam uma cicatriz de ectoplasma no próprio espaço-tempo? Se cientistas forem medir esse sinal, vão precisar de muita pesquisa e acúmulo de dados. Mas, principalmente, de muita espera.

[Physical Review Letters]

Imagem do topo: X-ray: NASA/CXC/MPE/J. Sanders et al.; Optical: NASA/STScI; Radio: NSF/NRAO/VLA

FONTE: GIZMODO BRASIL

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