Astrônomos Conseguem Novas Ferramentas para a Detecção de Ondas Gravitacionais

Equipes de astrônomos entre eles rádio astrônomos e astrônomos que estudam a emissão de raios gamma têm produzido progresso em encontrar ferramentas cósmicas naturais necessárias para fazer a primeira detecção direta das ondas gravitacionais previstas por Albert Einstein em sua teoria da relatividade há aproximadamente um século atrás. Um telescópio de raios-gamma em órbita tem mostrado aos rádio-astrônomos localizações específicas no céu onde é possível identificar novos pulsares de milissegundos.

Pulsares de milissegundos são estrelas de nêutrons super densas com uma velocidade de rotação extremamente rápida e podem funcionar como relógios naturais super precisos e estáveis. Os astrônomos esperam detectar as ondas gravitacionais medindo pequenas mudanças na rotação dos pulsares causadas pela passagem das ondas gravitacionais. Para fazer isso eles precisam detectar uma grande quantidade de pulsares de milissegundo espalhados e dispersos por todos os quadrantes do céu.

Entretanto, aproximadamente três décadas após a descoberta de o primeiro pulsar de milissegundo, somente 150 desses objetos foram encontrados, sendo que 90 deles estão presos em aglomerados globulares de estrelas e não podem ser usados para a detecção das ondas gravitacionais. O problema principal é que esse tipo de pulsar só pode ser descoberto por meio de um trabalho árduo, rigoroso e computacionalmente intenso de pesquisa em pequenas porções do céu.

“Nós provavelmente encontramos menos de 1% dos pulsares de milissegundo existentes na via Láctea”, diz Scott Ransom, do Observatório Nacional de Rádio Astronomia (NRAO).

O avanço nessa área veio quando um instrumento a bordo do Telescópio Espacial de Raios-Gamma Fermi da NASA começou a pesquisar o céu em 2008. Esse instrumento localizou centenas de objetos emitindo raios-gamma na nossa galáxia, e os astrônomos suspeitam que muitos desses objetos podem ser pulsares de milissegundo. Paul Ray do Laboratório de Pesquisa Naval iniciou um projeto de colaboração internacional para usar rádio telescópios para confirmar e identificar esses objetos como sendo mesmo pulsares de milissegundo.

“Os dados fornecidos pelo Fermi são como mapas do tesouro enterrado”, disse Ransom. “Usando nossos rádio telescópio para estudar os objetos identificados pelo Fermi, nós encontramos 17 pulsares de milissegundo em três meses. Para comparação foi necessário uma grande pesquisa de aproximadamente 15 anos, antes do Fermi para se alcançar esse número”, exclamou Ransom. “O Fermi está nos mostrando para onde devemos olhar”.

“Essa é uma grande ajuda no nosso esforço de usar os pulsares de milissegundo para a detecção de ondas gravitacionais”, disse Ransom. Quanto mais pulsares os cientistas encontrarem e observarem ao longo do tempo, mais chance eles terão de detectar as ondas gravitacionais, explicou ele. Ele disse ainda que os astrônomos até o momento possuem uma quantidade ainda não suficiente de pulsares de milissegundo para fazer uma detecção convincente das ondas gravitacionais.

“Com o Fermi guiando nosso caminho, nós podemos mudar essa situação rapidamente”, disse Ray. “Nós apenas começamos o trabalho de seguir os objetos detectados pelo Fermi, e temos muito trabalho pela frente com uma grande taxa de sucesso”, adicionou o pesquisador.

Ransom, com seu colega Mallory Roberts, usou o Telescópio Robert C. Byrd Green Bank (GBT) da Fundação Nacional de Ciências para encontrar 8 dos 17 pulsares. Os cientistas anunciaram a descoberta no encontro da Sociedade Astronômica Americana.

Pulsares são estrelas de nêutrons – o denso núcleo remanescente da explosão de uma estrela massiva como supernova. Eles têm mais ou menos o tamanho de uma cidade média, essas estrelas de nêutrons têm um forte campo magnético que canaliza feixes de ondas de rádio como a luz de um farol e que são emitidos para o espaço de acordo com a rotação da estrela. Quando esses feixes atingem a Terra, os rádio telescópios podem detectar as fortes ondas de rádio.

À medida que envelhecem os pulsares reduzem sua velocidade de rotação. Contudo, se um pulsar é parte de um sistema binário e pode retirar material da sua companheira, sua velocidade de rotação pode aumentar. Quando a estrela de nêutrons tem sua velocidade de rotação aumentada até atingir centenas de vezes por segundo, se tem um pulsar de milissegundo.

Além de ajudar os cientistas a detectar as ondas gravitacionais, o estudo dos pulsares de milissegundo pode também trazer novas informações sobre os efeitos da Relatividade Geral e sobre a física de partículas fundamentais.

“Essa nova habilidade de encontrar mais pulsares de milissegundo realmente é um tesouro que pode ser muito valioso para várias áreas científicas”, disse Ransom.

Ilustração mostrando o campo magnético de um pulsar (azul) criando estreitos feixes de radiação (magenta).
Telescópio Robert C. Byrd Green Bank (GBT).

Fontes:

http://www.universetoday.com/2010/01/05/new-pulsar-clocks-will-aid-gravitational-wave-detection/

http://www.nrao.edu/pr/2010/mspulsars/

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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