Pela Primeira Vez Uma 'Equipe Internacional de Pesquisadores' Capta Zumbido de Fundo de 'Ondas Gravitacionais'
Olá leitores e leitoras do BS!
Pois então, segue abaixo uma interessante notícia postada
ontem (29/06), no site ‘Inovação
Tecnológica’, destacando que uma Equipe
Internacional de Pesquisadores, usando radiotelescópios em várias partes do
mundo, conseguiu pela primeira vez detectar Ondas Gravitacionais de Baixa
frequência, na faixa dos nanohertz. Entendam melhor essa história pela nota a baixo.
Brazilian Space
ESPAÇO
Antena Cósmica Capta Zumbido de Fundo de Ondas Gravitacionais
Redação do Site Inovação Tecnológica
29/06/2023
[Imagem: Aurore Simonnet/NANOGrav Collaboration]
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| Concepção artística de uma coleção de pulsares usados para detectar ondas gravitacionais. |
Zumbido de Fundo de Ondas Gravitacionais
As teorias de Einstein nos dizem que o espaço-tempo é uma
espécie de "tecido", que é deformado pela massa, dando origem à força
da gravidade, que nos atrai em direção a essas massas.
Então, o quadro que tínhamos do Universo
até pouco tempo atrás consistia em um extenso tecido repousando serenamente
pelo cosmos, aqui e ali mais deformado por grandes massas, como planetas,
estrelas e buracos negros.
Mas, como é um "tecido", o espaço-tempo pode se
ondular, e ele faz isso por meio das ondas
gravitacionais, que começaram a ser detectadas há poucos anos. Os
instrumentos que desenvolvemos até agora, porém, como os observatórios LIGO
e VIRGO, só detectam uma janela muito estreita de frequências - e, como
qualquer onda, as ondas gravitacionais podem ondular nas mais diversas
frequências.
Agora, uma equipe internacional de pesquisadores, usando
radiotelescópios em várias partes do mundo, conseguiu detectar pela primeira
vez ondas gravitacionais de baixa frequência, na faixa dos nanohertz. É uma
frequência tão baixa que significa que, uma vez que um pico de uma onda
gravitacional dessas passe por nós, pode levar de anos, ou mesmo décadas, para
que o próximo pico nos atinja.
É uma descoberta marcante porque ela redesenha
fundamentalmente a imagem que tínhamos do tecido do espaço-tempo: Em vez de um
tecido "repousando serenamente", quase estático, o que temos é algo
muito mais parecido com a superfície do mar, repleta de ondas das mais diversas
dimensões, sacudindo o tecido e interagindo umas com as outras o tempo todo,
criando o que os astrofísicos estão chamando de um "zumbido", um
ruído de fundo de ondas gravitacionais.
A existência e a composição desse plano de fundo de ondas
gravitacionais - há muito teorizado, mas só agora ouvido - apresenta inúmeros
novos insights sobre questões de longa data da cosmologia, do destino de pares
de buracos negros supermassivos até a frequência das fusões de galáxias.
Imagem: NANOGrav/T. Klein]
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| Antena cósmica: Ilustração da luz de um pulsar viajando para a Terra em meio a um mar de ondas gravitacionais. |
Antena Cósmica
Ao contrário das fugazes ondas gravitacionais de alta
frequência captadas por instrumentos terrestres, como o LIGO e o VIRGO, o sinal
contínuo de baixa frequência detectado agora só pode ser percebido com um
detector muito maior do que a Terra ou mesmo do que o Sistema Solar.
Para isso, os astrônomos transformaram nosso setor da Via
Láctea em uma enorme antena de ondas gravitacionais, essencialmente
transformando estrelas exóticas, chamadas pulsares, em uma matriz de detecção
na qual cada pulsar funciona como um sensor - os astrônomos chamam essa antena
cósmica virtual de matriz de tempo de pulsar. O trabalho da rede NanoGrav
(Observatório de Ondas Gravitacionais Nanohertz) começou há 15 anos, coletando
dados de 68 pulsares.
Os pulsares agem como faróis estelares, disparando feixes
de ondas de rádio dos seus pólos magnéticos. À medida que giram rapidamente (às
vezes centenas de vezes por segundo), esses feixes varrem o céu, aparecendo do
nosso ponto de vista na Terra como pulsos rítmicos de ondas de rádio. Os pulsos
chegam à Terra como um metrônomo, com uma temporização tão precisa que, quando
Jocelyn Bell mediu as primeiras ondas de rádio de pulsar, em 1967, os
astrônomos pensaram que poderiam ser sinais de uma civilização alienígena.
Quando uma onda gravitacional passa entre nós e um
pulsar, ela altera o tempo da onda de rádio porque, como Einstein previu, as
ondas gravitacionais estendem e comprimem o espaço à medida que ondulam pelo
cosmos, mudando a distância que as ondas de rádio precisam percorrer para chegar
até nós.
Para procurar pelo zumbido de fundo das ondas
gravitacionais, a equipe desenvolveu programas de computador para comparar o
tempo de pares de pulsares em sua antena cósmica - as ondas gravitacionais
mudam esse tempo em diferentes graus, dependendo da proximidade dos pulsares no
céu. As ondas gravitacionais que geram esse efeito são como aquelas geradas
pela fusão de buracos negros ou estrelas de nêutrons já detectadas
anteriormente. A diferença é que a antena cósmica permite detectar a interação entre
inúmeras delas.
"Imagine muitas ondulações em um oceano a partir de
pares de buracos negros supermassivos espalhados por toda parte," explicou
Joseph Lazio, membro da colaboração NanoGrav, que coordenou as observações.
"Agora, estamos sentados aqui na Terra, que funciona como uma boia junto
com os pulsares, e tentamos medir como as ondulações estão mudando e fazendo
com que as outras boias se aproximem e se afastem de nós."
[Imagem: OzGrav/Swinburne/Carl Knox]
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| Impressão artística da matriz de temporização de pulsares. |
Melhorias das Medições
A análise dos dados do NANOGrav captou o que parece ser
um "zumbido coletivo" de ondas gravitacionais de muitos pares de
buracos negros supermassivos em fusão em todo o Universo. "As pessoas
comparam esse sinal a um murmúrio de fundo, em oposição aos gritos que o LIGO
capta," comparou Katerina Chatziioannou, membro da equipe.
É uma espécie de radiação
de fundo de ondas gravitacionais, assim como existe uma radiação
de fundo de micro-ondas, também conhecida como "eco do Big Bang".
Os dados são convincentes, mas a equipe ressalta que é
necessário melhorar a sensibilidade da rede terrestre que detecta os sinais dos
pulsares, bem como ajustar os modelos para lidar com a série de incertezas em
medições tão sensíveis como esta.
"Para desvendar o fundo das ondas gravitacionais,
tivemos que identificar uma infinidade de efeitos interferentes, como o
movimento dos pulsares, as perturbações causadas pelos elétrons livres em nossa
galáxia, as instabilidades dos relógios de referência nos observatórios de
rádio e até a localização precisa do centro do Sistema Solar, que determinamos
com a ajuda das missões Juno e Cassini da NASA," exemplificou Michele
Vallisneri, também participante do NanoGrav.
Enquanto a equipe trabalha para melhorar suas medições e
coletar mais dados, existem outros pesquisadores trabalhando no outro extremo
do espectro, tentando detectar ondas
gravitacionais de alta frequência.
Bibliografia:
Artigo: The NANOGrav 15 yr Data Set: Evidence for a
Gravitational-wave Background
Autores: Gabriella Agazie, NANOGrav Collaboration
Revista: The Astrophysical Journal Letters
Vol.: 951, Number 1
DOI: 10.3847/2041-8213/acdac6
Artigo: The NANOGrav 15 yr Data Set: Observations and
Timing of 68 Millisecond Pulsars
Autores: Gabriella Agazie, NANOGrav Collaboration
Revista: The Astrophysical Journal Letters
Vol.: 951, Number 1
DOI: 10.3847/2041-8213/acda9a
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