Ondas gravitacionais foram detectadas pela quarta vez pelos observatórios LIGO e Virgo

Físicos anunciaram a sua quarta detecção de ondas gravitacionais, e a primeira tal descoberta feita em conjunto por observatórios na Europa e nos Estados Unidos.

O observatório Virgo, próximo de Pisa, Itália, estava à caça de ondulações no tecido do espaço-tempo desde 2007. Mas foi atualizado no momento da primeira detecção histórica de ondas gravitacionais pelos laboratórios gêmeos do primo americano da Virgo, o Observatório Avançado Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser  (LIGO), e também foi fora de ação por duas aparições posteriores .

Virgo voltou a caça este ano em 1 de Agosto, depois de uma atualização de 5 anos,  que custou € 23 milhões (US $ 27 milhões). E em 14 de agosto, tanto o Virgo quanto o LIGO capturaram uma espiral de um par de buracos negros rotativos, com massas de 31 e 25 vezes a do Sol. Os físicos anunciaram a descoberta em 27 de setembro em uma conferência de imprensa em Turim, Itália. A colisão aconteceu por volta de 550 milhões de parsecs (1,8 bilhões de anos-luz) de distância.

Painel mostrando as três observações simultâneas dos detectores LIGO e Virgo.

Observar o evento com três detectores, ao invés dos dois convencionais do LIGO, permitiu aos pesquisadores aumentar dramaticamente a precisão para identificar a localização e a distância dos buracos negros em fusão.

Para a equipe do Virgo, que passou mais de 20 anos trabalhando no projeto, a detecção é a prova de que o tempo e o esforço valeram a pena. “É um grande evento para mim”, disse Alain Brillet, um físico da Universidade da Côte d'Azur, em Nice, França, co-fundador do Virgo. Ele começou a levantar fundos para construir um detector de ondas gravitacionais europeu em 1980, e agora está prestes a se aposentar. “É muito bom ter a certeza de que você não trabalhou em vão”, disse ele. 

Um dos braços do Virgo, em Pisa, Itália.

“Nós temos credibilidade. Pelo menos podemos mostrar que fazemos promessas e podemos cumprir as nossas promessas “, acrescenta Jo van den Brand, um físico da VU University em Amsterdam e porta-voz para a Colaboração Virgo.

As observações deste ano ocorreram em 25 de agosto, e agora ambos os observatórios estão trabalhando em atualizações que devem melhorar a sua sensibilidade. “Este é apenas o começo de observações com a rede habilitada do Virgo e do LIGO, trabalhando juntos. Com a próxima execução de observações prevista para final de 2018, podemos esperar que essas detecções sejam semanais ou até em mais frequência “, diz David Shoemaker, um físico do Instituto Masschusetts of Technology, em Cambridge e porta-voz para a colaboração LIGO.

TRIPLO PODER

Chamado de GW170814, após o dia em que foi detectada, a onda chegou primeiro na estação do LIGO em Livingston, Louisiana, como uma ondulação no espaço-tempo que sutilmente deslocou os comprimentos relativos dos dois braços do detector à medida que passava. Apenas 8 milissegundos depois, a mesma onda passou pelo segundo detector do LIGO em Hanford, Washington, antes de chegar ao Virgo 14 milissegundos mais tarde.

Com três detectores, os físicos podem ser mais preciso sobre a origem da onda do que era possível antes. Com base no tempo que os detectores da Terra receberam o sinal, as equipes triangularam o local provável da fonte, sondando um pedaço de céu que, quando visto da Terra, se parece cerca de 300 vezes o tamanho da Lua cheia. Essa região é 10 vezes menor do que as detecções feitas pelo LIGO anteriormente. 

Mapa de todas as detecções feitas até o momento. 

A presença de três detectores também permite aos pesquisadores fazerem uma medição aproximada da polarização da onda - uma propriedade que indica como plano orbital dos buracos negros (o plano em que eles giram em torno de si) é orientado em relação à Terra. Uma vez que este ângulo determina a quantidade de energia de ondas gravitacionais é emitida na direção da Terra, a combinação da polarização com outros dados permitiu aos pesquisadores obter uma estimativa mais precisa da energia total liberada pelo evento e assim reduzir o erro na estimativa de distância.

Saber precisamente a origem de um sinal de onda gravitacional é um passo significativo, diz van den Brand. Alguns eventos - como a colisão de duas estrelas de nêutrons - são esperados para produzir tais ondulações e poderiam emitir uma ampla gama de outros tipos de radiação. Se telescópios puderem ser treinados para observar precisamente o lugar certo após tal detecção, eles poderiam ajudar os astrônomos a aprender muito mais sobre os eventos cataclísmicos.

Cerca de 25 telescópios estão observando o pedaço de céu após esta última aparição, mas nenhum conseguiu ver qualquer tipo de radiação eletromagnética proveniente do evento. Nenhum desses sinais poderiam ser de uma colisão de buracos negros, no entanto.

'Ver' simultaneamente uma colisão de estrelas de nêutrons com telescópios convencionais e 'ouvi-las' através das vibrações de ondas gravitacionais marcaria uma nova era da astronomia. No mês passado, ocorreram rumores de que as equipes LIGO e Virgo já teriam visto a colisão de estrelas de nêutrons: telescópios são conhecidos por terem sido treinados em um pacote específico do céu depois de serem alertados para outra detecção potencial de ondas gravitacionais.

Com informações de Scientific American