INPE Participa do LIGO, Projeto Que Detectou as Ondas Gravitacionais Previstas Por Einstein
Olá leitor!
Segue abaixo uma nota postada dia (12/02) no site do “Instituto
Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)” destacando que o instituto participou do LIGO, projeto que detectou as Ondas Gravitacionais previstas por
Einstein.
Duda Falcão
INPE Participa do LIGO, Projeto Que Detectou
as
Ondas Gravitacionais Previstas Por Einstein
Sexta-feira, 12 de Fevereiro de 2016
Pela primeira vez, cientistas observaram ondulações no tecido do
espaço-tempo, chamadas de ondas gravitacionais, chegando na Terra de um evento
cataclísmico no universo distante. Isto confirma uma das principais previsões
da teoria da relatividade de Einstein de 1915 e abre, sem precedentes, uma nova
janela para o cosmos.
As ondas gravitacionais foram detectadas em 14 de setembro de 2015, às
6h51 (horário de Brasília) pelos detectores gêmeos do Observatório
Interferométrico de Ondas Gravitacionais LIGO (do inglês Laser Interferometer
Gravitational-wave Observatory), localizados em Livingston, Louisiana, e
Hanford, Washington, nos Estados Unidos.
Cientistas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), em São
José dos Campos (SP), trabalharam na colaboração LIGO que inaugurou uma nova
etapa para a ciência por meio da observação de ondas gravitacionais de buracos
negros em colisão.
Ondas gravitacionais carregam informação acerca das suas origens
dramáticas e sobre a natureza da gravidade que não podem ser obtidas de outra
forma. Físicos concluíram que as ondas gravitacionais detectadas foram
produzidas durante uma fração de segundo final da fusão de dois buracos negros
que geraram um único e mais massivo buraco negro em rotação. Esta colisão de
dois buracos negros tinha sido prevista, mas nunca observada.
Os observatórios LIGO são financiados pela Fundação Nacional de
Ciências dos Estados Unidos (NSF, na sigla em inglês) e foram concebidos,
construídos e são operados pelos institutos de Tecnologia da Califórnia e de
Massachusetts (Caltech e MIT, em inglês). A descoberta, aceita para publicação
no jornal científico Physical Review Letters,
foi feita pela Colaboração LIGO (a qual inclui a Colaboração GEO600 e o
Consórcio Australiano de Astronomia Interferométrica Gravitacional) e a
Colaboração Virgo utilizando dados dos dois detectores LIGO.
“O sinal de ondas gravitacionais foram detectados quase simultaneamente
(a frente da onda chegou primeiro no da Louisiana e 7,3 milésimos de segundo
depois no de Washington) durante cerca de 0,2 segundos de duração. Ao analisar
os dados registrados em ambos observatórios utilizando tempo GPS, para haver
precisão na confirmação da coincidência dos dois sinais, concluiu-se que se
tratava do sinal dos últimos 0,2 segundos de órbita de dois buracos negros com
massas iguais, respectivamente, a 29 e 36 vezes a massa do Sol, seguida da
colisão deles e formação de um único buraco negro de massa igual a 62 vezes a
massa do Sol”, explica Odylio Aguiar, pesquisador que coordena os estudos sobre
ondas gravitacionais no INPE. “Os dados indicam uma maior probabilidade para
que este evento tenha ocorrido em uma região do céu no hemisfério sul, a uma
distância aproximada de 1,3 bilhões de anos-luz da Terra (um ano-luz é a
distancia que a luz percorre em um ano, com a velocidade de 300 mil km/s)”.
De acordo com a relatividade geral, um par de buracos negros orbitando
entre si perde energia através da emissão de ondas gravitacionais, fazendo-os
se aproximarem gradativamente ao longo de bilhões de anos e bem mais rápido nos
minutos finais. Durante a fração final de segundo, os buracos negros colidem um
contra o outro com velocidade aproximadamente igual à metade da velocidade da
luz e formam um buraco negro mais massivo, convertendo em energia uma porção da
massa total do par, de acordo com a fórmula de Einstein E=mc2. No caso do
sistema descoberto, cerca de três vezes a massa do Sol foram convertidas, de
forma explosiva, em energia na forma de ondas gravitacionais. Foram estas ondas
gravitacionais que o LIGO observou.
A existência de ondas gravitacionais foi demonstrada pela primeira vez
por Russel Hulse e Joseph Taylor Jr., que descobriram em 1974 um sistema
binário composto por um pulsar em órbita em torno de uma estrela de nêutrons.
Ao longo dos anos seguintes eles constataram que a órbita do pulsar estava
diminuindo lentamente por causa da perda de energia na forma de ondas
gravitacionais. Pelo trabalho deles, Hulse e Taylor receberam o prêmio Nobel de
Física de 1993. Este sistema descoberto por eles vai também se fundir, formando
um único buraco negro, mas somente daqui a cerca de 300 milhões de anos.
“Com esta descoberta, fica confirmada por detecção direta a existência
de ondas gravitacionais, a existência de buracos negros e a coalescência deles
em sistemas binários (formados por dois deles). Tudo isto, coincidentemente
cerca de 100 anos depois da apresentação da Teoria da Relatividade Geral por
Einstein e da sua previsão da existência dessas ondas gravitacionais”, diz o
pesquisador do INPE.
“Esta detecção inaugura uma nova era: o campo da astronomia de ondas
gravitacionais é agora uma realidade”, declarou Gabriela Gonzalez, física da
Universidade da Louisiana e porta-voz da colaboração científica LIGO durante o
anúncio à imprensa nesta quinta-feira (11/2), em Washington.
O pesquisador do INPE informa que a antena Schenberg (detector
brasileiro de ondas gravitacionais) será transferida para o Instituto neste
ano. “Pretendemos melhorar a sua sensibilidade para poder detectar. Nas últimas
corrida de outubro novembro de 2015 conseguimos chegar a um fator de 5 da
sensibilidade de projeto a 5K. Também estamos em entendimentos com argentinos e
mexicanos para a proposta de construção na América do Sul de um interferômetro
subterrâneo e de espelhos resfriados, o qual entraria em funcionamento depois
de 2030”, informa Odylio Aguiar.
Também participam do projeto LIGO no INPE os pesquisadores Marcos André
Okada, César Augusto Costa, Márcio Constâncio Jr, Elvis Camilo Ferreira e Allan
Douglas dos Santos Silva.
A pesquisa é realizada pela Colaboração Científica LIGO (LSC), um grupo
de mais de mil cientistas de universidades espalhadas nos Estados Unidos e em
14 outros países. Mais de 90 universidades e institutos de pesquisa
na LSC desenvolvem tecnologia de detecção e analisam dados; aproximadamente 250
estudantes são fortes membros contribuintes da colaboração.
A rede de detecção da LSC inclui os interferômetros LIGO e o detector
GEO600. Da equipe do GEO participam cientistas do Instituto Max Planck de
Física Gravitacional - Instituto Albert Einstein (AEI), da Universidade Leibniz
Hannover, junto com parceiros da Universidade de Glasgow, da Universidade de
Cardiff, da Universidade de Birmingham, de outras universidades no Reino Unido,
e da Universidade das Ilhas Baleares na Espanha.
O Brasil na Descoberta
Existem dois grupos no Brasil, ambos no estado de São Paulo, que
participam oficialmente da LSC. O primeiro deles está na Divisão de Astrofísica
do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), órgão do Ministério da
Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) e conta com seis membros, e o outro no
Instituto de Pesquisa Fundamental da América do Sul, filiado ao Centro
Internacional de Física Teórica (ICTP), da UNESP, na cidade de São Paulo.
O grupo do INPE, dirigido por Odylio Aguiar e César Costa, trabalha no
aperfeiçoamento da instrumentação de isolamento vibracional do LIGO, na sua
futura operação com espelhos resfriados e 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 nos dados. Já o grupo da UNESP, dirigido por
Riccardo Sturani, trabalha na modelagem e análise dos dados de sinais de
sistemas estelares binários coalescentes.
Cooperação Científica
O LIGO foi originalmente proposto como meio de detectar estas ondas
gravitacionais nos anos 1980 por Rainer Weiss, professor de física, emérito, do
MIT; Kip Thorne, Professor Richard P. Feynman de Física Teórica da Caltech,
emérito; e Ronald Drever, professor de física, emérito, também da Caltech.
A pesquisa no Virgo é realizada pela Colaboração Cientifica Virgo, um
grupo de mais de 250 físicos e engenheiros pertencentes a 19 laboratórios
europeus diferentes, 6 do Centro Nacional de Pesquisa Científica (sigla CNRS em
francês) na França, 8 do Instituto Nacional de Física Nuclear (sigla INFN em
italiano) na Itália, 2 na Holanda com o Nikhef, o Instituto Wigner RCP na
Hungria, o grupo POLGRAW na Polônia e o Observatório Gravitacional
Europeu (sigla EGO em inglês), o laboratório que abriga o interferômetro Virgo,
próximo de Pisa, na Itália.
A descoberta se tornou possível pelas capacidades aprimoradas do LIGO
Avançado, uma versão aperfeiçoada do instrumento com uma sensibilidade muito
maior que a primeira geração de detectores LIGO, permitindo um grande aumento
do volume do universo pesquisado—e a descoberta de ondas gravitacionais durante
a sua primeira corrida observacional. A Fundação Nacional de Ciências dos EUA
lidera o suporte financeiro do LIGO Avançado. Organizações financeiras na
Alemanha (Sociedade Max Planck), no Reino Unido (Conselho de Ciência e
Facilidades Tecnológicas (sigla STFC em inglês) e na Austrália (Conselho
Australiano de Pesquisa) também fizeram contribuições significativas ao
projeto. Várias das tecnologias-chave que fizeram do LIGO Avançado tão mais
sensível foram desenvolvidas e testadas pela colaboração GEO alemã-britânica.
Recursos computacionais significativos vem sendo feitos pelo cluster Atlas do
AEI, pelo laboratório LIGO, pela Universidade de Syracuse e pela Universidade
de Wisconsin Milwaukee. Várias universidades projetaram, construíram e testaram
componentes-chave para o LIGO Avançado: A Universidade Nacional Australiana,
a Universidade de Adelaide, a Universidade da Flórida, a Universidade de
Stanford, a Universidade Columbia de Nova York e a Universidade Estadual da
Louisiana.
Fonte: Site do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) - http://www.inpe.br/
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