Ondas gravitacionais podem trazer evidências da gravidade quântica

Evidências para uma teoria da gravidade quântica poderiam surgir nas observações de ondas gravitacionais formadas pelos choques entre buracos negros. Dois novos artigos fornecem ferramentas para encontrar detalhes sutis não previstos pela Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein, abrindo espaço para novas ideias.

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Algumas hipóteses sobre a gravidade quântica preveem que as ondas gravitacionais deveriam ser um pouco diferentes do que a Relatividade Geral descreve. Por isso, os dois novos artigos apresentaram novos métodos de observação dessas ondas, na esperança de encontrar alguma brecha para encontrar uma nova teoria gravitacional.

Ondas gravitacionais são uma consequência de eventos cataclísmicos no universo, tais como as colisões envolvendo buracos negros e estrelas de nêutrons. Os cientistas conseguem detectar essas geometrias ondulatórias por meio de instrumentos como o LIGO, Virgo e KAGRA.

No primeiro artigo, os autores usaram uma equação desenvolvida há 50 anos por Saul Teukolsky, que descreve como as ondulações do espaço-tempo se propagam em torno dos buracos negros. A inovação dessa equação é que ela é bem mais simples se comparada com os métodos numéricos usados em supercomputadores, de modo que físicos teóricos podem usá-la com maior facilidade.

Adaptando a equação de Teukolsky para descrever buracos negros em um regime modificado da relatividade geral, os autores conseguiram “modelar e entender ondas gravitacionais que se propagam em torno de buracos negros que são mais exóticas do que Einstein previu”, explicou Dongjun Li, coautor do artigo.

O segundo artigo, liderado por Sizheng Ma, descreve um modo de aplicar a equação obtida por Li e seus colegas. Nele, os autores propõem usar a modelagem de buracos negros na teoria gravitacional modificada em dados reais de ondas gravitacionais, que vão ser adquiridos pelo LIGO, Virgo e KAGRA em suas próximas execuções observacionais.

Nesse caso, a ideia é análisar os dados dos detectores usando uma série de “filtros” para remover algumas das características da colisão de buracos negros previstas pela relatividade geral, de modo que detalhes inesperados e sutis apareçam nos dados. Caso isso aconteça, os astrônomos terão uma evidência de peso para uma nova teoria da gravitação.

Com isso, o segundo estudo fornece uma aplicação real e bem mais “limpa” às propostas do primeiro artigo. Os filtros descritos por Ma e seus colegas podem remover diversas características já bem conhecidas pelos físicos, permitindo focar apenas em possíveis diferenças sutis entre as observações e a relatividade geral.

Os artigos foram publicados na Physical Review X e Physical Review Letters.

Fonte: Physical Review X, Physical Review Letters; Via: Caltech