Nas primeiras semanas após a atualização dos seus detetores, os observatórios LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) e Virgo (em Itália) detetaram duas prováveis novas ondas gravitacionais – ondulações no tecido do espaço-tempo provocadas por eventos cósmicos cataclísmicos e previstas por Albert Einstein há mais de 100 anos. Acredita-se que ambas as ondas tenham como fonte a fusão de dois buracos negros.

O LIGO anunciou a descoberta da primeira das novas ondas gravitacionais a 8 de abril, no seu primeiro alerta público, e seguiu-se um segundo anúncio a 12 de abril. Recordamos que o LIGO detetou a primeira onda gravitacional em setembro de 2015, anunciando a descoberta em fevereiro de 2016. Nos três anos seguintes, foram detetadas mais dez ondas gravitacionais, mas com as atualizações realizadas no LIGO e no Virgo, os cientistas esperavam observar até uma por semana, o que até agora se provou verdadeiro.

LIGO - Hanford.
O Laboratório LIGO opera com detetores em dois locais, um perto de Hanford, a leste de Washington, e outro perto de Livingston, Louisiana. Esta foto mostra o detetor de Hanford. Créditos: Caltech/MIT/LIGO Lab.

As atualizações no LIGO e no Virgo foram combinadas de modo a aumentar a sensibilidade dos observatórios em cerca de 40%. Além disso, com esta terceira série de observações, o LIGO e o Virgo evoluíram para um sistema através do qual conseguem alertar quase imediatamente a comunidade astronómica sobre a potencial deteção de ondas gravitacionais. Isto permite que os telescópios eletromagnéticos (de raios-X, UV, ópticos e de rádio) procurem um sinal da mesma fonte, o que poderá ser fundamental para compreender a dinâmica do evento.

A equipa de cientistas do LIGO da Penn State, liderada por Chad Hanna, professor associado de Física e Astronomia e Astrofísica, desempenhou um papel fundamental.

“A Penn State representa uma pequena equipa de cientistas do LIGO que analisa os dados quase em tempo real,” disse Cody Messick, estudante de pós-graduação em Física da Penn State e membro da equipa LIGO. “Estamos constantemente a comparar os dados com centenas de milhares de diferentes ondas gravitacionais possíveis e enviamos de imediato os candidatos significativos para uma base de dados. Embora existam várias equipas a realizar análises semelhantes, a análise conduzida pela equipa da Penn State enviou os candidatos que foram tornados públicos para ambas as deteções.”

Messick passou os últimos nove meses a trabalhar para garantir que os candidatos a ondas gravitacionais enviados contêm informações de todos os detetores em funcionamento no momento de uma deteção, mesmo que o sinal seja extremamente débil em algum deles. Este processo ajuda a localizar os sinais e também a reduzir numa ordem de grandeza a área prevista no céu para a origem do sinal. Todos os alertas públicos do LIGO vão incluir um mapa celeste que mostra a possível localização da fonte no céu, bem como a hora do evento e o tipo de evento que se pensa estar em causa.

 

Fonte de onda gravitacional.
Acredita-se que seja esta a região do céu que contém a fonte da onda gravitacional detetada a 8 de abril de 2019. A área abrange 387 graus quadrados, equivalente a quase 2000 Luas Cheias, serpenteando através das constelações de Cassiopeia, Lacerta, Andrómeda e Cepheus no hemisfério norte. Créditos: LIGO/Caltech/MIT.

“Estas são deteções quase em tempo real de ondas gravitacionais produzidas por dois prováveis buracos negros em colisão”, disse Ryan Magee, estudante de pós-graduação em Física na Penn State e membro da equipa LIGO. “Detetamos o primeiro sinal cerca de 20 segundos após a sua chegada à Terra. Podemos configurar alertas automáticos para recebermos mensagens quando um candidato significativo é identificado. Eu inicialmente pensei que estava a receber uma mensagem de spam!”

Acredita-se que as fontes de ambas as ondas gravitacionais sejam fusões binárias compactas – a colisão entre dois objetos cósmicos incrivelmente densos. As fusões binárias compactas podem ocorrer entre duas estrelas de neutrões, dois buracos negros ou uma estrela de neutrões e um buraco negro. Cada um destes diferentes tipos de fusão cria ondas gravitacionais com sinais diferentes, o que permite à equipa identificar o tipo de evento que criou as ondas gravitacionais.

“Com as atualizações realizadas no LIGO, espero observar mais sinais,” disse Magee. “Gostaria mesmo de observar o de uma fusão entre uma estrela de neutrões e um buraco negro, que ainda não foi observada”.

O LIGO consiste em dois detetores a aproximadamente 3000 quilómetros de distância, um em Livingston, Louisiana, e o outro em Hanford, Washington. O sinal das duas ondas gravitacionais foi detetado em ambos os observatórios, bem como no observatório Virgo, em Itália, e imediatamente tornado público.

“Esta é a primeira observação do LIGO que foi imediatamente divulgada de forma automática”, disse Surabhi Sachdev, investigadora Eberly de pós-doutoramento em Física na Penn State e membro da equipa LIGO. “Esta é a nova política do LIGO que começa com esta série de observações. Os eventos são imediatamente tornados públicos de forma automática. Após verificação humana, é emitida uma confirmação ou desmentido numa questão de horas.”

A equipa do LIGO na Penn State responsável por estas descobertas inclui também Bangalore Sathyaprakash, Patrick Godwin, Alex Pace, Ssohrab Borhanian, Anuradha Gupta, Becca Ewing, Divya Singh e Rachael Huxford.

Fonte da notícia: Phys.org

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