Fusões entre buracos negros ganham modelo de ondas gravitacionais mais preciso
Por Daniele Cavalcante | Editado por Patricia Gnipper | 14 de Março de 2023 às 17h38
A física das ondas gravitacionais causadas por colisões entre buracos negros acaba de ganhar uma atualização importante: as simulações usadas para detectar esse tipo de evento agora contam com características que ainda não haviam sido observadas.
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Ondas gravitacionais são ondulações no próprio espaço-tempo causadas por impactos entre objetos massivos no universo, como buracos negros e estrelas de nêutrons, e fazem parte do conjunto de previsões da Relatividade Geral de Albert Einstein.
Em 2015, a astronomia atingiu um grande marco com a primeira detecção de ondas gravitacionais na história, por meio do instrumento LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory). Desde então, dezenas de eventos como esse foram registrados.
Para detectar e interpretar corretamente as ondas, os cientistas criam simulações usando as teorias bem estabelecidas, como a própria Relatividade Geral. Depois, ao comparar os dados coletados pelos instrumentos com esses modelos, os pesquisadores podem fazer os ajustes necessários entre teoria e observação.
A colaboração Simulated eXtreme Spacetimes (SXS) é uma das mais importantes para os cientistas de ondas gravitacionais, já que foram fundamentais para identificar as fusões de buracos negros detectados pelo LIGO. Apesar disso, ainda havia uma limitação: as ondas gravitacionais simuladas eram lineares.
Usando a matemática linear para modelar o comportamento das ondas, os cientistas do SXS presumem que elas não interagem umas com as outras — mais ou menos como as ondulações concêntricas em um lago calmo quando atiramos uma pedra. Em outras palavras, as cristas das ondas não tocam umas às outras.
No entanto, há motivos para crer que as coisas são um pouco mais complexas: uma análise recente sobre essas colisões revelou efeitos não lineares no comportamento das ondas gravitacionais. Isso significa que os eventos são tão turbulentos que as ondulações interagem e influenciam umas às outras.
Isso já era esperado, mas os pesquisadores ainda não tinham visto isso ocorrer nas simulações — até agora. “Novos métodos para extrair as formas de onda de nossas simulações tornaram possível ver as não linearidades”, disse Keefe Mitman, primeiro autor do estudo sobre o tema. Outro artigo independente liderado por Mark Ho-Yeuk Cheung também demonstrou o efeito.
O trabalho ajudará os pesquisadores a caracterizar melhor as futuras colisões de buracos negros observadas pelo LIGO, além de melhorar ainda mais os testes da teoria geral da relatividade de Einstein. Aliado às atualizações de hardware do LIGO, este avanço pode significar uma nova e empolgante fase da astronomia de ondas gravitacionais.
As duas pesquisas independentes foram publicadas na revista Physical Review Letters.