Quando se trata dos muitos mistérios do Universo, uma categoria especial é reservada para os buracos negros. Como são invisíveis a olho nu, permanecem visivelmente indetectáveis, e os cientistas são forçados a confiar em "ver" os efeitos que sua intensa gravidade exerce sobre estrelas próximas e nuvens de gás para estudá-las.
Isso pode estar prestes a mudar, graças a uma equipe da Universidade de Cardiff. Aqui, os pesquisadores alcançaram uma inovação que poderia ajudar os cientistas a descobrir centenas de buracos negros em todo o Universo.
Liderados pelo Dr. Mark Hannam, da Escola de Física e Astronomia, os pesquisadores construíram um modelo teórico que visa prever todos os possíveis sinais de ondas gravitacionais que possam ser encontrados por cientistas que trabalham com os detectores LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Observatory) .
Esses detectores, que agem como microfones, são projetados para procurar restos de colisões de buracos negros. Quando ativadas, a equipe de Cardiff espera que sua pesquisa funcione como uma espécie de "guia dos observadores" e ajude os cientistas a captar as leves ondas de colisões - conhecidas como ondas gravitacionais - que ocorreram milhões de anos atrás.
Composta por pesquisadores de pós-doutorado, estudantes de doutorado e colaboradores de universidades da Europa e dos Estados Unidos, a equipe de Cardiff trabalhará com cientistas de todo o mundo enquanto tentam desvendar as origens do Universo.
"A rotação rápida dos buracos negros fará as órbitas oscilarem, assim como as últimas oscilações de um pião antes de cair", disse Hannam. “Essas oscilações podem fazer com que os buracos negros sigam caminhos selvagens, levando a sinais de ondas gravitacionais extremamente complicados. Nosso modelo visa prever esse comportamento e ajudar os cientistas a encontrar os sinais nos dados do detector. ”
O novo modelo já foi programado nos códigos de computador que os cientistas da LIGO em todo o mundo estão se preparando para usar para procurar fusões de buracos negros quando os detectores ligam.
O Dr. Hannam acrescentou: “Às vezes, as órbitas desses buracos negros giratórios parecem completamente emaranhados, como uma bola de barbante. Mas se você se imaginar girando com os buracos negros, tudo parecerá muito mais claro, e podemos escrever equações para descrever o que está acontecendo. É como assistir uma criança em um parque de diversões em alta velocidade, aparentemente agitando as mãos. Nas linhas laterais, é impossível dizer o que eles estão fazendo. Mas se você se sentar ao lado deles, eles podem estar perfeitamente imóveis, apenas dando o polegar para cima.
Mas é claro, ainda há trabalho a ser feito: "Até agora, apenas incluímos esses efeitos de precessão enquanto os buracos negros espiralam um em direção ao outro", disse Hannam. "Ainda precisamos trabalhar exatamente o que as rotações fazem quando os buracos negros colidem."
Para isso, eles precisam realizar grandes simulações de computador para resolver as equações de Einstein nos momentos antes e depois da colisão. Eles também precisam produzir muitas simulações para capturar combinações suficientes de massas de buracos negros e direções de rotação para entender o comportamento geral desses sistemas complicados.
Além disso, o tempo é um pouco limitado para a equipe de Cardiff. Uma vez que os detectores sejam ligados, será apenas uma questão de tempo antes que as primeiras detecções gravitacionais de ondas sejam feitas. Os cálculos que Hannam e seus colegas estão produzindo terão que estar prontos a tempo, se esperarem tirar o máximo proveito deles.
Mas o Dr. Hannam está otimista. "Durante anos, ficamos confusos em como desembaraçar o movimento do buraco negro", disse ele. "Agora que resolvemos isso, sabemos o que fazer a seguir."
