Os raios atingiram duas vezes - talvez três vezes - e os cientistas do Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser, ou LIGO, esperam que este seja apenas o começo de uma nova era de compreensão do nosso Universo. Esse "raio" veio na forma de ondas gravitacionais ilusórias e difíceis de detectar, produzidas por eventos gigantescos, como um par de buracos negros colidindo. A energia liberada por esse evento perturba o próprio tecido do espaço e do tempo, como ondas em um lago. O anúncio de hoje é o segundo conjunto de ondulações gravitacionais detectadas pelo LIGO, após a primeira detecção histórica anunciada em fevereiro deste ano.
"Essa colisão aconteceu 1,5 bilhão de anos atrás", disse Gabriela Gonzalez, da Universidade Estadual da Louisiana, em uma entrevista coletiva para anunciar a nova detecção, "e com isso podemos dizer que a era da astronomia das ondas gravitacionais começou".
A primeira detecção do LIGO de ondas gravitacionais a partir da fusão de buracos negros ocorreu em 14 de setembro de 2015 e confirmou uma grande previsão da teoria geral da relatividade de Albert Einstein em 1915. A segunda detecção ocorreu em 25 de dezembro de 2015 e foi registrada pelos dois detectores gêmeos LIGO.
Enquanto a primeira detecção das ondas gravitacionais liberadas pela violenta fusão do buraco negro foi apenas um pequeno "chilro" que durou apenas um quinto de segundo, essa segunda detecção foi mais um "grito" que ficou visível por um segundo inteiro em os dados. Ouça neste vídeo:
"Isso é o que chamamos de música da gravidade", disse González enquanto reproduzia o vídeo na conferência de imprensa de hoje.
Embora as ondas gravitacionais não sejam ondas sonoras, os pesquisadores converteram a oscilação e a frequência da onda gravitacional em uma onda sonora com a mesma frequência. Por que os dois eventos foram tão diferentes?
A partir dos dados, os pesquisadores concluíram que o segundo conjunto de ondas gravitacionais foi produzido durante os momentos finais da fusão de dois buracos negros com 14 e 8 vezes a massa do Sol, e a colisão produziu um único buraco negro giratório mais maciço 21 vezes a massa do sol. Em comparação, os buracos negros detectados em setembro de 2015 eram 36 e 29 vezes a massa do Sol, fundindo-se em um buraco negro de 62 massas solares.
Os cientistas disseram que as ondas gravitacionais de maior frequência dos buracos negros de menor massa atingem o ponto ideal de sensibilidade dos detectores LIGO.
"É muito significativo que esses buracos negros tenham sido muito menos massivos do que os observados na primeira detecção", disse Gonzalez. “Por causa de suas massas mais leves em comparação com a primeira detecção, eles passaram mais tempo - cerca de um segundo - na faixa sensível dos detectores. É um começo promissor para mapear as populações de buracos negros em nosso universo. ”
O LIGO permite que os cientistas estudem o Universo de uma nova maneira, usando a gravidade em vez da luz. O LIGO usa lasers para medir com precisão a posição dos espelhos separados um do outro por 4 quilômetros, cerca de 4 km, em dois locais separados por mais de 3.000 km, em Livingston, Louisiana e Hanford, Washington. Portanto, o LIGO não detecta o evento de colisão do buraco negro diretamente, detecta o alongamento e a compressão do próprio espaço. As detecções até agora são o resultado da capacidade do LIGO de medir a perturbação do espaço com uma precisão de 1 parte em um bilhão de bilhões de bilhões. O sinal do último evento, chamado GW151226, foi produzido pela matéria sendo convertida em energia, que literalmente sacudiu o espaço-tempo como o Jello.
O membro da equipe do LIGO, Fulvio Ricci, físico da Universidade de Roma La Sapienzaa, disse que houve uma terceira detecção "candidata" de um evento em outubro, que Ricci disse que prefere chamar de "gatilho", mas era muito menos significativo e sinal para ruído não grande o suficiente para contar oficialmente como uma detecção.
Ainda assim, segundo a equipe, as duas detecções confirmadas apontam que os buracos negros são muito mais comuns no Universo do que se acreditava anteriormente, e eles podem vir frequentemente em pares.
"A segunda descoberta" realmente colocou o 'O' para o Observatório no LIGO ", disse Albert Lazzarini, diretor adjunto do Laboratório LIGO da Caltech. “Com a detecção de dois eventos fortes nos quatro meses de nossa primeira corrida de observação, podemos começar a fazer previsões sobre com que frequência estaremos ouvindo ondas gravitacionais no futuro. O LIGO está nos trazendo uma nova maneira de observar alguns dos eventos mais sombrios e energéticos do nosso universo. ”
O LIGO agora está offline para melhorias. Sua próxima execução de coleta de dados começará neste outono e as melhorias na sensibilidade do detector poderão permitir que o LIGO alcance 1,5 a duas vezes mais do volume do universo em comparação com a primeira execução. Um terceiro site, o detector Virgo, localizado perto de Pisa, na Itália, com um design semelhante aos detectores gêmeos LIGO, deverá entrar em operação durante a segunda metade da próxima etapa de observação do LIGO. Virgem melhorará a capacidade dos físicos de localizar a fonte de cada novo evento, comparando diferenças de milissegundos em escala no tempo de chegada dos sinais de ondas gravitacionais de entrada.
Enquanto isso, você pode ajudar a equipe do LIGO no projeto de ciência cidadã do Gravity Spy por meio do Zooniverse.
Fontes para leitura adicional:
Comunicados de imprensa:
Universidade de Maryland
Northwestern University
West Virginia University
Universidade Estadual da Pensilvânia
Cartas de Revisão Física: GW151226: Observação de Ondas Gravitacionais de uma Coalescência Binária de Buracos Negros com Massa Solar 22
Página de fatos LIGO, Caltech
Para uma excelente visão geral das ondas gravitacionais, suas fontes e sua detecção, confira a excelente série de artigos de Markus Possel que apresentamos na UT em fevereiro:
