"Ruído" de ondas gravitacionais pode estar espalhado por todo o universo

"Ruído" de ondas gravitacionais pode estar espalhado por todo o universo

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 13 de Janeiro de 2022 às 13h20
C. Henze/NASA Ames Research Center

As ondas gravitacionais podem estar presentes em todo o universo, de acordo com um estudo realizado por uma colaboração internacional. Nesta semana, a equipe publicou o segundo conjunto de dados de sua pesquisa, sugerindo que objetos conhecidos como pulsares poderiam revelar as ondulações.

O International Pulsar Timing Array (IPTA), junto a outras colaborações de todo o mundo, publicou o primeiro resultado dessa pesquisa há um ano, anunciando que talvez haviam encontrado uma pista das ondas gravitacionais de fundo, que teoricamente reverberam por todo o espaço-tempo.

Agora, o segundo conjunto de dados (Data Release 2, ou DR2) foi publicado, apresentando novos resultados e reforçando que os pulsares podem, de fato, ter mostrado uma evidência dessas ondulações. São dados de medidas de precisão dos intervalos entre flashes de um tipo de pulsar bem específico — os de 65 milissegundos.

Ondas gravitacionais de fundo

Simulação da colisão entre os dois buracos negros, formando novo objeto e emitindo ondas gravitacionais (Imagem: Reprodução/Raúl Rubio/Virgo Valencia Group/The Virgo Collaboration)

Previstas pela Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein, as ondas gravitacionais só foram oficialmente detectadas em 2016, por cientistas do Observatório de Interferometria Laser de Ondas Gravitacionais dos Estados Unidos da América (LIGO).

Essas ondulações ocorrem quando objetos massivos, como estrelas de nêutrons ou buracos negros, colidem entre si. O “tecido” do espaço-tempo estremece, espalhando ondas, assim como a água de um lago quando atiramos uma pedra.

Os detectores de ondas gravitacionais disponíveis hoje, como o LIGO e o Virgo, só pode encontrar sinais mais fortes, como aqueles emitidos por grandes colisões. Mas a teoria sugere que as ondulações devem ocorrer em muitos outros tipos de eventos, espalhando-se por todo o universo.

Isso resultaria em um “fundo” de ondulações gravitacionais no espaço-tempo — como se atirássemos muitas pedrinhas no lago, por muito tempo, de modo que as várias ondulações acabassem se sobrepondo, cobrindo toda a superfície da água.

Usando pulsares como detector

Simulação de uma possível configuração de campo magnético de um pulsar (Imagem: Reprodução/Goddard Space Flight Center da NASA)

Os pulsares são objetos muito úteis para a astronomia porque eles emitem flashes em intervalos de tempo muito precisos, permitindo medir distâncias no universo. Esses feixes são emitidos em ondas de rádio enquanto eles giram a velocidades de milissegundos.

Se os cientistas puderem detectar uma pequena variação nesses intervalos entre os flashes de alguns pulsares, significa que alguma coisa perturbou os objetos. Os pesquisadores do IPTA esperam que essas variações indiquem uma ligeira mudança na posição desses objetos causadas por ondas gravitacionais muito sutis.

Esse efeito seria semelhante a deixar uma folha flutuando sobre o lago (aquele onde atiramos várias pedras) e observá-la movendo-se sobre as ondulações à medida que elas esticam e contraem a superfície. Esse movimento seria o suficiente para alterar as medições de intervalos entre os flashes de um pulsar.

Se a existência desse fundo de ondas gravitacionais for confirmada, os astrônomos poderão usá-lo como ferramenta para procurar por sinais de colisões que o LIGO e o Virgo não conseguem detectar — como as mais antigas, ocorridas quando o universo era jovem.

Isso pode ajudar a descobrir como as primeiras galáxias se formaram e como os buracos negros supermassivos evoluíram. “Os próximos anos podem nos trazer uma idade de ouro para essas explorações do universo”, disse Alberto Vecchio, diretor do Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais da Universidade de Birmingham.

Apenas um início para a ciência de ondas gravitacionais

Conceito artístico de ondas gravitacionais geradas por dois objetos massivos (Imagem: Reprodução/Henze/NASA)

Embora não seja um resultado definitivo, muito menos uma evidência concreta, o conjunto de dados DR2 traz justamente o que os cientistas esperavam ver caso a teoria estiver correta: um sinal de frequência ultrabaixa encontrados em muitos dos pulsares analisados, nos dados combinados.

Sinais consistentes como esse estudo foram publicados em conjuntos de dados de outras pesquisas, realizadas pelas colaborações fundadoras do IPTA. Além disso, novos dados do telescópio MeerKAT e do Indian Pulsar Timing Array (InPTA) devem fornecer ainda mais dados no futuro.

A pesquisa ainda está em seus primeiros passos, e ainda é cedo para afirmar que os resultados foram causados pelas ondas gravitacionais de fundo. Os próximos passos incluem descartar outras possíveis causas que podem explicar os sinais encontrados nas duplas de pulsares.

Outra etapa importante será detectar correlações espaciais entre pulsares, ou seja, analisar pares desses objetos e constatar que cada um deles responde de maneira muito particular às ondas gravitacionais, dependendo da distância entre as duplas.

Um trabalho descrevendo os resultados do DR2 foi publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Universidade de Birmingham; via: ScienceAlert

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