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Buracos NEgros Binários Podem Distorcer o Tecido do Espaço-Tempo – Mas de Maneira Mais Leve do Que Se Pensava Anteriormente

Space Today
25 set 2015

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Pares de buracos negros circulando um em relação ao outro, chegando cada vez mais perto até que eles se colidem, podem criar ondas no espaço-tempo, mas, uma nova pesquisa, sugere que essas ondas são mais leves do que se pensava anteriormente.

Um novo artigo pesquisando por sinais dessas ondas no espaço-tempo, conhecidas como ondas gravitacionais, veio do nada, sugerindo que os teóricos precisavam repensar seus modelos desses pares de monstros. O novo trabalho afeta a pesquisa por ondas gravitacionais usando pulsares, estrelas mortas que parecem criar pulso regulares de luz, não muito diferente do que acontece com um farol.

As ondas gravitacionais foram originalmente previstas por Albert Einstein, mas ninguém jamais encontrou evidências diretas da sua existência. O novo trabalho ajudará os cientistas a avançarem em suas pesquisas, e no caminho, essas pesquisas poderiam ajudar a identificar detalhes sobre a fusão das galáxias no universo.

Algumas vezes, buscar por objetos no universo, é como buscar por barcos no oceano a noite. Sentado na praia sob as estrelas, pode ser fácil ver um barco com uma luz, ou com as luzes vermelhas de alerta. Mas e se um barco estiver sem luz, ou escondido por uma rocha? Esses barcos invisíveis deixam outras evidências por onde eles passam: As ondas que eles fazem na água. Mesmo na escuridão, alguém sentado na praia pode ouvir ou sentir um repentino aumento no tamanho das ondas, que sinaliza a passagem de um barco.

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Da mesma forma, os cientistas querem detectar os buracos negros escuros e escondidos que vagam pelo universo, buscando pelas ondas que eles criam no espaço-tempo.

Foi Einstein que disse que o espaço e o tempo não são duas características independentes do universo, mas vivem juntos num único tecido. Fortes forças gravitacionais, como a gerada por dois buracos negros espiralando um em direção ao outro, podem criar as ondas gravitacionais nesse tecido.

Vikram Ravi, é um pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Tecnologia da Califórnia. Ele também faz parte do Parkes Pulsar Timing Array, que foi estabelecido para pesquisar por ondas gravitacionais através de um método indireto, estudando a maneira como a luz dos pulsares é interrompida.

Os pulsares são partes remanescentes densas deixadas para trás depois que uma estrela explode em uma supernova. Os pulsares emitem um feixe de luz no espaço em duas direções opostas, como um farol. Os pulsares também giram, como os faróis, o que significa que da Terra, esses pulsares aparecem como se sua luz estivesse sendo ligada e desligada. Esse pulso de luz, “pisca”, com uma regularidade incrível, de modo que eles são usados como verdadeiros relógios cósmicos.

Os cientistas com o Parkes Pulsar Timing Array, querem buscar por uma interrupção nesse pulso regular de luz dos pulsares, interrupção essa que pode ser causada pelas ondas gravitacionais. De maneira simples, se uma onda gravitacional passar por um pulsar, ela poderá distorcer o espaço-tempo entre o pulsar e a Terra. Isso poderia causar uma variação do pulso extremamente regular de luz do pulsar.

Se existirem somente poucas fontes de ondas gravitacionais no universo, pode ser fácil detectar uma única variação na luz do pulsar. Mas, de acordo com Ravi, os cientistas acreditam que existem muitas fontes de ondas gravitacionais por todo o universo. Essas fontes podem se somar para criar uma ondulação constante e ruidosa no tecido do espaço-tempo.

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Para tentar visualizar isso, considere uma represa que está com a sua superfície totalmente plana. Uma única gota de água caindo nessa represa causará ondas que podem facilmente serem traçadas até a sua fonte. Mas durante uma tempestade, muitas gotículas de água perturbam a superfície da represa e criam uma quantidade mínima de ondulações em toda a superfície.

De acordo com Ravi, um grande colaborador para esse elemento de fundo seria o par de buracos negros, orbitando um em relação ao outro, se aproximando lentamente até que eles eventualmente se fundem em único monstro. Como a maioria das galáxias, acredita-se, tenham buracos negros em seus centros, esse tipo de buraco negro binário, ocorreria quando duas galáxias se fundissem.

“Nós pensamos que as galáxias no universo de hoje são formadas a partir da fusão de galáxias menores. E isso é o que nós observamos – algums fusões de galáxias no universo”, disse Ravi. Ele adicionou, que isso também se ajusta com as teorias atuais sobre a evolução do universo. “Assim, como nós pensamos que essas fusões entre galáxias, ocorram por todo o universo, nós acreditamos que existam muitos buracos negros binários. E desse modo, as ondas gravitacionais emitidas por todos eles, em princípio, poderiam formar esse fundo”.

Ravi e seus colegas estudam um grupo de pulsares por 11 anos, eventualmente focando em 4 deles, buscando por sinais de ondas gravitacionais de fundo. Trabalho teórico tem sugerido que o Rádio Telescópio CSIRO Parkes, na Austrália, deveria ser sensível o bastante para detectar essas ondas de fundo. Ravi disse que ele e seus colegas alcançaram esse nível de sensibilidade, “mas não encontraram nenhum sinal”. Significando que, se ele existir, ele deve ser mais suave do que as teorias previram.

“Isso significa então que os teóricos – incluindo eu mesmo – precisam determinar modelos melhores”, disse Ravi. “Eles precisam pensar mais sobre como o sinal da onda gravitacional poderia ser na realidade”.

Esses modelos oferecem alguma ideia sobre a física envolvida com esses buracos negros binários, como o quanto de energia em forma de ondas gravitacionais eles poderiam produzir. Com os novos resultados, os modelos precisam incorporar um limite superior sobre quão forte essas ondas no espaço-tempo seriam, assim talvez, a quantidade de energia no ambiente ao redor (ao invés de estar na própria onda gravitacional) é maior do que se pensava anteriormente. Modelos melhores poderiam dar aos cientistas ideias sobre como procurar por esses buracos negros dançantes, e, em longo prazo, eles poderiam fornecer uma estimativa sobre quantos pares de buracos negros existiriam no universo, de acordo com Ravi. Isso revelaria algo sobre quantas galáxias no nosso universo estão atualmente sendo formadas a partir da fusão de duas galáxias menores.

O Parkes não é o único programa a pesquisar por essas ondas gravitacionais por meio de variações nos pulsares. Juntos, esses programas colaboram como parte do chamado Pulsar Timing Array, e pela integração dos dados, esses programas podem ter uma chance melhor de encontrar os sinais das ondas gravitacionais.

Chung-Pei Ma, um professor de astronomia na Universidade da Califórnia, em Berkeley, que não está envolvido nessa nova pesquisa, disse que o trabalho apresenta o limite mais ajustado em ondas gravitacionais provenientes de pares de buracos negros em fusão. Esse limite pode ser usado agora como ponto de partida para se começar a restringir modelos ainda mais precisos, sobre como as galáxias e os buracos negros foram gerados durante a história cósmica. Ainda existe um espaço deixado pelos teóricos e pelos geradores de modelos, mas esse espaço está ficando cada vez menor e todos têm que se esforçar um pouco mais para explicar esse novo limite superior.

Enquanto que os pesquisadores estão esperando encontrar um sinal positivo das ondas gravitacionais em breve, há muito trabalho para ser feito em preparação dessa descoberta.

“É emocionante que nós possamos ser realmente capazes de dizer algo significativo sobre o universo usando as ondas gravitacionais”, disse Ravi.

O novo trabalho foi liderado por Ryan Shannon no Commonwealth Scientifica and Industrial Research Organization, o CSIRO, na Austrália, e foi publicado na edição de 24 de Setembro de 2015 da revista Science. Ravi completou a pesquisa enquanto trabalhava na Swinborne University of Technology, na Austrália.

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Fonte:

http://www.space.com/30638-double-black-holes-warp-spacetime.html

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Comentários

  • Raul Sena Ferreira

    Parabéns pelo post, super completo e sobre uma das áreas mais espetaculares da ciência.