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domingo, 3 de julho de 2016

A detecção de ondas gravitacionais

Ondas Gravitacionais de Interferometria Laser
A detecção de ondas gravitacionais

Mais ondas


Nesta última quarta feira (15/06) o grupo do Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferometria Laser (ou só LIGO) anunciou mais uma detecção de ondas gravitacionais! A detecção se deu no dia 26 de dezembro do ano passado e, por causa da data, foi apelidado de evento do ‘boxing day’, um feriado tradicional no Reino Unido que cai depois do Natal.

A primeira detecção de ondas gravitacionais se deu no dia 14 de setembro de 2015  com a colisão entre dois buracos negros parrudos, um de 36 e outro com 29 vezes a massa do Sol. O produto final da colisão foi outro buraco negro, mas com massa total de 62 vezes a massa do Sol, as 3 massas faltantes foram integralmente convertidas em ondas gravitacionais numa fração de segundos!

Dessa vez a colisão foi um pouco mais modesta. No dia 26 de dezembro, os detectores do LIGO registraram, quase ao mesmo tempo, o sinal característico da colisão de dois buracos negros, um com 14 e outro com 8 massas solares. Na colisão, algo como a massa de um Sol inteiro foi convertida em ondas gravitacionais. Com menos massa, o sinal chegou mais fraco, mas por isso mesmo fez com que as frequências detectadas fossem mais altas do que o as do primeiro evento. No final das contas, o efeito disso tudo foi o de fazer com que os dois observatórios do LIGO detectasse as 27 órbitas finais dos dois objetos até o colapso, totalizando quase um segundo de observações. Pouco? É sim, mas no caso anterior foi apenas um décimo disso!

Como os eventos chegaram quase ao mesmo tempo nos dois observatórios, a diferença foi de 1 milissegundo, a fonte deveria estar equidistante dos dois e isso dá duas possibilidades, ou bem acima dos detectores, ou bem abaixo, do outro lado da Terra. E não dá para ser mais preciso que isso. Com o uso de outras técnicas foi possível determinar que a colisão aconteceu a 1,4 bilhões de anos luz, praticamente a mesma distância da colisão anterior.

A repetição da detecção era muito aguardada pelos astrofísicos. Apesar de tudo estar bem explicado e ter acontecido exatamente como a Teoria da Relatividade havia previsto há cem anos trás, em ciência uma detecção só não faz verão. E esse evento do ‘boxing day’ veio não só tirar todas as dúvidas a respeito da primeira detecção, como também deu crédito a um terceiro evento. É que em 12 de outubro de 2015, ou seja antes do evento do ‘boxing day’, o LIGO detectou um sinal bem fraco que não permitiu uma conclusão robusta. Mas ele é coerente com a colisão entre dois buracos negros de 13 e 23 massas solares e, apesar de ter sido um sinal fraco, certamente não era ruído.

Mas, na minha opinião, o mais importante nesse segundo evento detectado não foi nem a repetitibilidade do evento, mas sim o fato de que as ondas recebidas traziam a informação de que um dos buracos negros estava girando! Sim! Um deles tinha um movimento de rotação! Quando um buraco negro colapsa, ele conserva 3 grandezas físicas: a massa, a carga elétrica e o momento angular. O momento angular é a grandeza que define a rotação de um corpo e se a estrela tinha rotação ao se colapsar, ou o buraco negro tragou uma estrela que girava (o que deve ser maioria no universo) ele vai girar também. Esse tipo de buraco negro é chamado de buraco negro de Kerr, que foi o físico que primeiro deduziu as equações da Relatividade para esse caso específico.

Muito mais do que confirmar uma teoria de 100 anos, as ondas gravitacionais criaram uma nova ciência, a astrofísica de ondas gravitacionais. Com ela, será possível estudar objetos exóticos como estrelas de nêutrons e buracos negros que não emitem luz. Aliás, o segundo período de observações científicas do LIGO está previsto para começar em outubro deste ano, após um upgrade de seus equipamentos. Com essa atualização, o LIGO deve ser capaz não só de detectar mais eventos de colisão entre buracos negros, mas também detectar colisões de estrelas de nêutrons! Com isso, vamos começar a desvendar detalhes desses bichos exóticos, como por exemplo a sua estrutura interna. Não há mais como negar, as ondas gravitacionais existem de fato e o LIGO, que tem uma forte participação brasileira, está mudando a astronomia e a física!

Imagem: LIGO/A. Simonnet.
Fonte: g1.globo.com/blog/observatorio/ 
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