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LIGO E VIRGO Anunciam A Descoberta de 39 Novas Ondas Gravitacionais

Após alguns meses analisando os dados, a LIGO Scientific Collaboration e a Virgo Collaboration, lançaram um catálogo atualizado das detecções de ondas gravitacionais, o chamado GWTC-2. O catálogo contém 50 detecções de ondas gravitacionais, incluindo 39 novos sinais das colisões de buracos negros ou de estrelas de nêutrons detectados na primeira metade da terceira rodada de observação do LIGO/VIRGO, a chamada O3a, que aconteceu de 1 de abril de 2019 até 1 de outubro de 2019. As contribuições para o catálogo mais do que triplicaram o número de detecções confirmadas (as primeiras duas rodadas de observações combinadas detectaram 11 eventos que foram incluídos no primeiro catálogo, o GWTC-1). O novo conjunto inclui alguns dos sistemas mais interessantes já detectados até o momento, e permite a realização qualitativa de novos estudos das populações astrofísicas e da física fundamental.

O grande aumento no número de detecções foi possível devido à melhoria significante nos instrumentos com relação aos períodos anteriores. Isso inclui um aumento na potência do laser, melhoria nos espelhos e o uso da chamada Quantum Squeezing Technology. Tudo isso junto, resultou num aumento de aproximadamente 60% no range de detecção dos sinais, com relação à rodada anterior, a O2.

Os detectores também foram capazes de operar sem interrupção por um período de tempo maior do que no passado, aumentando assim as oportunidades de se capturar o sinal de uma onda gravitacional. Os pesquisadores usaram uma estatística, chamada de “duty cycle” para descrever esses tempos. O duty cycle do VIRGO foi de 76%, significando que ele operou 76% do tempo entre 1 de abril e 1 de outubro. O LIGO Hanford e o Livingston tiveram um duty cycle de 71% e 76% respectivamente. Todos os três operaram simultaneamente por 44.5% do tempo, enquanto que por quase 82% do tempo, os 3 detectores operaram de maneira uníssona. Essas são características impressionantes dado à complexidade dos instrumentos e o quão vulnerável eles são às condições ambientais e sísmicas. Com todos esses sinais, é possível começar a entender melhor as populações de buracos negros e de estrelas de nêutrons que existem no universo. Analisando a população inteira de fusões de buracos negros binários simultaneamente, pode-se maximizar a informação astrofísica que pode ser extraída delas.

Os pesquisadores inferiram que a distribuição de massas de buracos negros não segue uma simples lei de distribuição de potência. Medindo os desvios dessa lei de potência isso permitirá que se possa aprender sobre a formação desses buracos negros, ou seja, distinguir se eles se formaram do colapso de estrelas massivas, ou se se originaram da fusão prévia de outros buracos negros.

Coniderando toda a população, é possível também estudar propriedades difíceis de serem medidas dos buracos negros, como a sua rotação. Nesse catálogo, os pesquisadores descobriram algumas fusões de buracos negros que ocorrem de forma desalinhada, com o momento angular óptico, levantando assim questões sobre como eles se formaram. Essa descoberta e observações futuras permitirão que os pesquisadores possam procurar por regimes onde esses binários se formaram.

Esses sinais podem também ser usados para testar a Teoria Geral da Relatividade de Albert Eisntein de maneiras melhores e muitas outras maneiras. Isso foi feito comparando os dados que se têm com relação às previsões feitas pela teoria, e assim restringindo possíveis desvios . Os resultados de múltiplos sinais foram combinados usando novos métodos estatísticos para obter as restrições mais corretas possíveis, mesmo nos regimes altamente dinâmicos onde as fusões ocorrem. Com o novo catálogo, o LIGO e o VIRGO foram capazes também de diretamente estudar as propriedades de objetos remanescentes produzidos durante as fusões, medindo as vibrações desses objetos e eliminando potenciais ecos depois do sinal principal, o LIGO e o VIRGO que essas remanescentes se comportam como era esperado pelos buracos negros provenientes lá da teoria do Einstein.

As 39 novas detecções reportadas nesse novo catálogo correspondem a somente seis meses da terceira corrida de observação do LIGO e do VIRGO. Resultados dos cinco meses restantes da O3 estão sendo atualmente analisados. No momento, o LIGO e o VIRGO estão passando por melhorias novamente para se preparar para uma nova rodada de observação que está planejada para começar em meados de 2022 e que também incluirá o detector KAGRA no Japão. Certamente, muitas outras descobertas vão surgir.

Fonte:

https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20201028

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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