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Detectores LIGO identificam segundo evento de ondas gravitacionais. Pesquisadores do INPE integram projeto
São José dos Campos-SP, 15 de junho de 2016
Em 26 de dezembro, às 01:38:53 no horário de Brasília (03:38:53 UTC), ondas gravitacionais — ondulações no tecido do espaço — foram detectadas pela segunda vez por ambos os detectores gêmeos do Observatório Interferométrico de Ondas Gravitacionais LIGO (do inglês Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), localizados em Livingston, Louisiana, e Hanford, Washington, nos Estados Unidos. O anúncio da segunda detecção aconteceu nesta quarta-feira (15/6).
Cientistas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), em São José dos Campos (SP), integram o projeto internacional que inaugurou uma nova etapa para a ciência por meio da observação de ondas gravitacionais de buracos negros em colisão. A primeira detecção foi anunciada em fevereiro.
Os observatórios LIGO são financiados pela Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos (NSF, na sigla em inglês) e foram concebidos, construídos e são operados pelos institutos de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e de Massachusetts (MIT). A descoberta, aceita para publicação no jornal cientifico Physical Review Letters, foi feita pela Colaboração Científica LIGO (a qual inclui a Colaboração GEO600 e o Consórcio Australiano de Astronomia Interferométrica Gravitacional) e, também, pela Colaboração Virgo utilizando dados dos dois detectores LIGO.
Ondas gravitacionais carregam informações sobre suas origens e sobre a natureza da gravidade que não podem ser obtidas de outra forma. Físicos concluíram que estas ondas gravitacionais foram produzidas durante os momentos finais da fusão de dois buracos negros — de 14 e 8 vezes a massa do Sol — para produzir um único e massivo buraco negro com 21 vezes a massa do Sol.
“Estes buracos negros eram bem menores que aqueles da primeira detecção", disse Gabriela Gonzalez, porta-voz da Colaboração Científica LIGO e professora de física e astronomia na Universidade Estadual da Louisiana. “Por causa das suas massas menores comparadas às da primeira detecção, eles passaram mais tempo — cerca de um segundo— na banda de maior sensibilidade dos detectores. É um começo promissor para mapear as populações de buracos negros no nosso universo."
Durante a fusão, a qual ocorreu há aproximadamente 1.4 bilhões de anos atrás, aproximadamente o equivalente à massa do Sol foi convertida em ondas gravitacionais. O sinal detectado vem das últimas 27 órbitas antes da fusão. Baseado no tempo de chegada dos sinais — com o detector de Livingston medindo as ondas 1.1 milissegundos antes do detector de Hanford — a posição da fonte no céu pode ser determinada aproximadamente.
“Em um futuro próximo, Virgo, o interferômetro europeu, vai se juntar à uma crescente rede de detectores de ondas gravitacionais, os quais observam juntos com telescópios instalados no solo que acompanham os sinais”, diz Fulvio Ricci, porta-voz da Colaboração Virgo. “Os três interferômetros juntos vão permitir uma localização dos sinais no céu muito melhor.”
A primeira detecção de ondas gravitacionais, anunciada em 11 de fevereiro, foi um marco da física: ela confirmou uma importante previsão da teoria da relatividade geral de 1915 de Albert Einstein e marcou o início do novo campo da astronomia de ondas gravitacionais.
Para os cientistas, a segunda descoberta colocou de fato o 'O' (de Observatório) na sigla LIGO. Com as detecções de dois eventos em quatro meses da primeira corrida observacional, pode-se começar a fazer previsões sobre a frequência em que serão “ouvidas” as ondas gravitacionais no futuro. Deste modo, o LIGO traz uma nova maneira de observar alguns dos mais “escuros”, porém mais energéticos eventos no nosso universo.
“Estamos começando a ter um vislumbre do tipo de informação astrofísica nova que pode vir somente de detectores de ondas gravitacionais”, diz David Shoemaker, do MIT, que liderou o programa de construção do detector LIGO Avançado.
Ambas as descobertas foram possíveis pelas capacidades melhoradas do LIGO Avançado, uma atualização importante que aumentou a sensibilidade dos instrumentos comparados aos da primeira geração de detectores LIGO, permitindo um grande aumento no volume do universo sondado.
Contribuição do Brasil
Existem dois grupos no Brasil, ambos no estado de São Paulo, que participam oficialmente da LSC. O primeiro deles está na Divisão de Astrofísica do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), órgão do Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC) e conta com seis membros, e o outro no Instituto de Pesquisa Fundamental da América do Sul, filiado ao Centro Internacional de Física Teórica (ICTP), da UNESP, na cidade de São Paulo.
O grupo do INPE, dirigido por Odylio Aguiar e César Costa, trabalha no aperfeiçoamento da instrumentação de isolamento vibracional do LIGO, na sua futura operação com espelhos resfriados e na caracterização dos detectores, buscando determinar as suas fontes de ruído e a minimização dos seus efeitos nos dados coletados, permitindo que sinais de ondas gravitacionais fortes sejam mais facilmente localizados nos dados.
Já o grupo da UNESP, dirigido por Riccardo Sturani, trabalha na modelagem e análise dos dados de sinais de sistemas estelares binários coalescentes, como os dois eventos detectados até agora. A modelagem é particularmente importante porque as ondas gravitacionais interagem fracamente com a matéria, tornando necessário, além de detectores de alto desempenho, técnicas de análises eficazes e uma modelagem teórica precisa dos sinais.
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