Detectores de onda gravitacional podem ter observado colisão entre estrela de nêutrons e buraco negro

Por Ryan F. Mandelbaum

Um par de objetos, cada um deles mais maciço que o Sol, mas com o diâmetro de uma cidade, mais uma vez produziu ondulações no espaço-tempo que foram observadas por detectores de onda gravitacional sensíveis na Terra. Porém, desta vez, os cientistas acham que podem ter medido algo ainda mais estranho do que o comum.

Depois de dar partida um mês atrás à sua terceira série de observações, os observatórios de ondas gravitacionais Virgo e os dois LIGO já mediram cinco possíveis sinais de onda gravitacional. Eles incluem três potenciais colisões entre buracos negros, um par de estrelas de nêutrons em colisão e talvez até mesmo uma estrela de nêutron colidindo com um buraco negro.

As colaborações científicas LIGO e Virgo estão divulgando suas detecções publicamente em tempo quase real para que os astrônomos em todo o mundo possam imediatamente dar sequência com suas próprias observações.

“Esperamos que haja muito mais informações por vir sobre as leis da natureza e do Universo nesta série de observação e além”, disse Jess McIver, acadêmico sênior de pós-doutorado em física experimental no Laboratório LIGO da Caltech em Pasadena, na Califórnia, em uma coletiva de imprensa.

Após a observação de ondas gravitacionais de buracos negros colidindo que garantiu um prêmio Nobel em 2015, os experimentos LIGO e Virgo agora medem rotineiramente esses distúrbios gravitacionais da mesma forma que outros telescópios conseguem medir explosões de raios gama.

As ondulações passam pelos observatórios LIGO e Virgo, que dividem feixes de laser, enviam-nos por mais de 1,6 km de tubos longos e voltam a juntar os feixes em um detector. Uma onda gravitacional faz com que um dos caminhos dos lasers mude, produzindo padrões de interferência de tamanho subatômico após os feixes serem unidos.

Colisões de buraco negro já se tornaram quase rotineiras, mas as colisões de estrelas de nêutrons produziram uma série de resultados científicos interessantes, uma vez que elas também vêm com um sinal eletromagnético correspondente.

A explosão resultante, chamada de “quilonova”, fornece a energia necessária para produzir muitos dos elementos mais pesados que o ferro, mesmo no próprio Sistema Solar.

Essas colisões também fornecem uma maneira de medir a rapidez com que o Universo está se expandindo, comparando o comprimento de onda do clarão resultante com a distância que as ondas gravitacionais tiveram que percorrer para chegar à Terra. Os cientistas do LIGO e do Virgo mediram evidências de uma segunda colisão de estrelas de nêutrons em 25 de abril.

Mas os detectores nunca haviam visto um buraco negro colidindo com uma estrela de nêutrons — até o dia seguinte, 26 de abril. Essa detecção poderia ser útil de várias maneiras. É algo inédito, então isso é interessante por si só. Mas a detecção também pode ajudar os cientistas a explicar onde no Universo esses pares se formam, bem como a orientação do buraco negro enquanto gira em comparação com seu parceiro binário.

Isso forneceria uma maneira ainda melhor de medir a expansão do Universo, disse Salvatore Vitale, professor assistente no Laboratório LIGO do MIT, durante coletiva de imprensa. Há atualmente uma discrepância entre as várias maneiras pelas quais os cientistas medem a rapidez com que o Universo está se expandindo, então qualquer medição adicional independente ajuda.

Os observatórios LIGO e Virgo anunciam detecções principalmente por meio de circulares GCN, que fornecem várias provas aos astrônomos em todo o mundo, incluindo a localização aproximada da fonte que produziu as ondas, a chance de que os detectores tenham detectado um falso alarme e o que poderia ter produzido o sinal.

“A comunidade de acompanhamento está realmente animada com o fato de que tem coisas acontecendo novamente”, disse Edo Berger, professor de astronomia da Universidade de Harvard, ao Gizmodo. Ele explicou que um de seus alunos estava fazendo uma defesa de PhD quando o sinal de 26 de abril chegou, disparando alertas no telefone de ambos.

Mas fazer o trabalho de acompanhamento de todos esses sinais tem sido e continuará sendo um desafio, disse Berger. Atualmente, ele sentiu que há alguns dados de ondas gravitacionais potencialmente úteis faltando nas circulares GCN, especialmente dado o quão valioso pode ser o tempo do telescópio. “Quanto mais informação tivermos, mais clareza teremos” sobre os eventos a seguir. Ele explicou que o evento de 26 de abril veio com uma chance relativamente alta de que fosse um falso alarme.

Ainda assim, o momento é animador para a astrofísica — colisões de estrelas de nêutrons podem acontecer a cada mês, e de buracos negros até mais frequentemente, de muito mais longe no Universo. Dados adicionais nos dirão mais sobre esses eventos potentes do que nunca. Por ora, os detectores de ondas gravitacionais são os mais sensíveis já feitos — e eles receberão melhorias futuras no fim desta série de observação em 2020.

Um detector japonês, o KAGRA, irá então se juntar ao grupo de observatórios. Embora existam dificuldades inerentes e problemas comuns que vêm com qualquer grande projeto, colaborações mundiais entre diferentes tipos de observatórios estão ensinando aos cientistas mais sobre o Universo do que jamais soubemos.

FONTE: GIZMODO BRASIL