Com Participação Brasileira Terceira Detecção de Ondas Gravitacionais Confirma Nova População de Buracos Negros
Olá leitor!
Segue abaixo nota postada hoje (01/05) no site do
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), destacando que com
participação brasileira a Terceira Detecção de Ondas Gravitacionais confirma
nova população de Buracos Negros.
Duda Falcão
Terceira Detecção de Ondas Gravitacionais
Confirma Nova
População de Buracos Negros
Quinta-feira, 01 de Junho de 2017
O Observatório Interferométrico de Ondas Gravitacionais
LIGO (do inglês Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) fez uma
terceira detecção de ondas gravitacionais, ondulações no espaço e no tempo,
demonstrando que uma nova janela na astronomia foi firmemente aberta.
Cientistas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) contribuíram na
descoberta, anunciada nesta quinta-feira (1°/6).
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 cerca de 49 vezes maior a do
nosso Sol.
“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.
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 LIGO, que começou em 30 de novembro de 2016 e que continuará
durante a estação de verão nos Estados Unidos. As observações do LIGO são
realizadas por detectores gêmeos - um em Hanford, no estado de Washington, e o
outro em Livingston, no estado da Louisiana - operados pelos institutos de
Tecnologia da Califórnia (Caltech) e de Massachusetts (MIT) com financiamento
da Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos (NSF).
A pioneira
observação direta de ondas gravitacionais aconteceu em
setembro de 2015, durante a primeira corrida observacional no âmbito do
programa chamado LIGO Avançado (aLIGO). A segunda
detecção foi feita em dezembro de 2015. A terceira
detecção, chamada GW170104 e realizada em 4 de janeiro de 2017, está
descrita em um novo artigo científico aceito para publicação na revista
Physical Review Letters. Em todos os três casos, cada um dos detectores gêmeos
aLIGO detectou ondas gravitacionais das fusões tremendamente energéticas de
pares de buracos negros.
“São colisões que produzem mais potência do que é
irradiado como luz por todas as estrelas e galáxias no universo em qualquer
instante dado. 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. (Os
buracos negros na primeira e segunda detecção estavam localizados a 1,3 e 1,4
bilhões de anos-luz de distância, respectivamente). A observação mais recente
também forneceu pistas sobre as direções e os sentidos em que os buracos negros
estavam girando. À medida que os pares de buracos negros executam movimento em
espiral, um em torno do outro, eles também giram em seus próprios eixos – como
um par de patinadores de gelo girando individualmente enquanto também circulam
um em torno do outro. Às vezes, os buracos negros giram no mesmo sentido da
órbita que o par está se movendo – o que os astrônomos chamam de rotações
alinhadas – e às vezes giram no sentido oposto ao movimento orbital.
Essencialmente, os buracos negros podem girar em qualquer sentido”, informa o
pesquisador do INPE.
Não se pode determinar com os novos dados do LIGO se os
buracos negros recentemente observados têm seus eixos de rotação inclinados,
mas pelo menos um dos buracos negros pode não estar alinhado em comparação com
o movimento orbital. Mais observações com LIGO são necessárias. "Esta é a
primeira vez que temos provas de que os buracos negros podem não estar
alinhados, dando-nos apenas uma minúscula dica de que os buracos negros binários
podem se formar em densos conjuntos estelares", afirma Bangalore
Sathyaprakash, da Penn State e da Cardif University, um dos editores do novo
artigo científico, que tem como autores os membros das colaborações científicas
LIGO e Virgo.
Existem dois modelos primários para explicar como pares
binários de buracos negros podem ser formados. O primeiro modelo propõe que os
buracos negros nascem juntos: eles se formam quando cada estrela em um par de
estrelas explode, e então, como as estrelas originais estavam girando em
alinhamento, os buracos negros permanecem alinhados. No outro modelo, os
buracos negros se reúnem tardiamente dentro de aglomerados estelares cheios.
Neste cenário, os buracos negros podem girar em qualquer sentido em relação ao
seu movimento orbital. Este é o caso provável que a detecção do evento
GW170104 aponta para a formação do sistema binário.
O estudo desta detecção também testa as teorias de Albert
Einstein mais uma vez. Por exemplo, os pesquisadores procuraram 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.
A equipe LIGO-Virgo continua pesquisando os dados mais
recentes do LIGO para detectar sinais de ondulações no espaço-tempo vindas dos
confins do cosmos. Eles também estão trabalhando em atualizações técnicas para
a próxima corrida do LIGO, programada para começar no final de 2018, durante a
qual a sensibilidade dos detectores será melhorada. A expectativa é que o
Virgo, o interferômetro europeu, amplie a rede de detectores e ajude a
localizar melhor os sinais.
Com a terceira detecção confirmada de ondas
gravitacionais da colisão de dois buracos negros, o LIGO está se estabelecendo
como um poderoso observatório para revelar o lado negro do universo. Os
cientistas esperam ver outros tipos de eventos astrofísicos em breve, como a
colisão violenta de duas estrelas de nêutrons.
Mais de mil pesquisadores de todo o mundo participam do
esforço através da Colaboração Científica LIGO, que inclui a Colaboração GEO. A
parceria LIGO com a Colaboração Virgo, um consórcio que inclui 280 cientistas
adicionais em toda a Europa, apoiado pelo Centro Nacional de Pesquisa
Científica (CNRS, em francês), pelo Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN,
em italiano) e Nikhef, bem como pela instituição anfitriã do Virgo, o
Observatório Gravitacional Europeu. Todos os parceiros estão relacionados em: http://ligo.org/partners.php.
Participação Brasileira
Existem dois grupos no Brasil que participam oficialmente
da Colaboração Científica LIGO. O primeiro deles está na Divisão de
Astrofísica do INPE, em São José dos Campos (SP), e conta com seis membros:
Odylio Denys Aguiar, César Augusto Costa, Márcio Constâncio Jr, Elvis Camilo
Ferreira, Allan Douglas dos Santos Silva e Marcos André Okada.
O grupo do INPE, dirigido por Odylio Aguiar e César
Costa, trabalha no aperfeiçoamento da instrumentação de isolamento vibracional
e térmica do LIGO, na sua futura operação com espelhos resfriados. O principal
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.
O outro grupo 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 LIGO. A modelagem
é particularmente 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 dos
sinais o mais precisa possível.
Mais informações: www.ligo.org.
Fonte: Site do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
(INPE)
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