Ondas gravitacionais inéditas podem ser detectadas em breve

Uma pesquisa recente tentou detectar ondas gravitacionais inéditas, menos extremas do que aquelas relacionadas às colisões entre buracos negros e estrelas de nêutrons. Embora tenham fracassado na detecção, a pesquisa ajudou os astrônomos a refinar as “configurações” das próximas tentativas.

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Ondas gravitacionais são um efeito ondulatório causado no próximo espaço-tempo quando objetos muito massivos colidem entre si. Os cientistas já encontraram diversos eventos como estes com os detectores atuais: LIGO, Virgo e KAGRA.

Entretanto, a teoria diz que outros objetos também podem causar ondas gravitacionais, porém em uma frequência inferior às já encontradas. Para isso, é preciso ajustar os parâmetros dos instrumentos e, provavelmente, atualizar o hardware para torná-los mais sensíveis.

Uma equipe analisou os dados das observações realizadas pelos detectores de 2019 até o início de 2020, na busca por emissões contínuas de ondas gravitacionais do sistema Scorpius X-2 — um sistema binário a 9.000 anos-luz de distância.

O sistema é formado por uma estrela de nêutrons de 1,4 massa solar que “rouba” material de sua companheira, que por sua vez tem metade da massa do Sol. À medida que o gás roubado flui para a superfície da estrela de nêutrons, ele fica quente e brilha em raios-X.

Tal processo de acresção de matéria acaba por deformar da estrela de nêutrons, deixando-a assimétrica e resultando em um torque (força rotacional) transmitido à rotação da estrela de nêutrons. Em outras palavras, ela é acelerada pela energia do material roubado que cai em sua superfície.

Modelos sugerem que esse tipo de processo também deve emitir continuamente ondas gravitacionais em baixa frequência. Agora, com o “fracasso” na busca por essas ondas, os cientistas puderam adicionais restrições mais rígidas à força e à frequência destas — e de quaisquer outras ondas gravitacionais contínuas.

A conclusão é que os limites superiores para a força de ondas como estas em uma faixa de frequências de 25 Hz a 1.600 Hz, correspondendo a frequências de rotação de 12,5 Hz a 800 Hz. Ou seja, a estrela de nêutrons deve girar entre 12,5 e 800 vezes por segundo.

Tais sinais podem ser detectados durante a próxima operação de observação da colaboração LIGO/Virgo/KAGRA, em maio deste ano. Os sensores já estão preparados para detectar sinais de ondas mais fracos e os resultados podem abrir as portas para uma nova fase da astronomia de ondas gravitacionais.

O estudo foi publicado na Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Rochester Institute of Technology, Astrophysical Journal Letters