Depois de ligar em setembro de 2015, o observatório duplo LIGO - o Laser Interferometer Gravitational-wave Observatories em Hanford, Washington e Livingston, Louisiana - detectou simultaneamente a fusão de dois buracos negros na primeira sessão de trabalho, embora sua sensibilidade tenha sido definida para 30% de possível. A fusão de dois buracos negros de 36 e 29 massas solares descobertos em 14 de setembro de 2015, e outros buracos negros de 14 e 8 massas solares descobertos em 26 de dezembro de 2015 proporcionou a primeira confirmação definitiva e direta da existência de ondas gravitacionais. Demorou um século para fazer isso. Finalmente, a tecnologia foi capaz de testar a teoria e confirmá-la.
Mas a descoberta dessas ondas é apenas o começo: uma nova era está se formando na astronomia. 101 anos atrás, Einstein apresentou uma nova teoria da gravidade: a relatividade geral. Junto com isso veio a constatação: massas distantes não atraem massas semelhantes instantaneamente em todo o universo, esta presença de matéria e energia deforma a estrutura do espaço-tempo. Esta imagem completamente nova da gravidade trouxe consigo uma série de consequências inesperadas, incluindo lentes gravitacionais, um universo em expansão, dilatação do tempo gravitacional e - como agora sabemos com certeza - a existência de um novo tipo de radiação: as ondas gravitacionais. Quando as massas se movem ou aceleram em relação umas às outras através do espaço, a reação do próprio espaço cria ondulações. Esta ondulação se move através do espaço na velocidade da luz e, como resultado, caindo em nossos detectores,nos informa de eventos distantes por meio de ondas gravitacionais.
É mais fácil detectar objetos que emitem sinais fortes, a saber:
- grandes massas, - localizados a uma pequena distância entre eles, - rotação rápida, Vídeo promocional:
- com órbitas que mudam significativamente.
Os melhores candidatos são obviamente objetos em colapso e em colapso, como buracos negros e estrelas de nêutrons. Também precisamos ter em mente a frequência com que podemos detectar esses objetos, que será aproximadamente igual ao comprimento do caminho do detector (comprimento do braço vezes o número de reflexos) dividido pela velocidade da luz.
O LIGO, com seus braços de 4 quilômetros com milhares de reflexos de luz, pode ver objetos em frequências na faixa de milissegundos. Isso inclui a fusão de buracos negros e estrelas de nêutrons no último estágio da fusão, bem como eventos exóticos como buracos negros ou estrelas de nêutrons que consomem uma grande porção de matéria e gorgolejam, tornando-se mais esféricos. Uma supernova altamente assimétrica também pode criar uma onda gravitacional; é improvável que o colapso do núcleo atinja os detectores de ondas gravitacionais, o que poderia acontecer com a fusão de estrelas anãs brancas próximas.
Já vimos a fusão de buracos negros com buracos negros e, à medida que o LIGO melhora, é razoável supor que nos próximos anos teremos a primeira geração de estimativas de buracos negros de massas estelares (de algumas a cem massas solares). O LIGO também deve encontrar fusões de estrelas de nêutrons com estrelas de nêutrons; quando os observatórios atingirem a sensibilidade planejada, eles serão capazes de observar três a quatro eventos por mês, se nossas estimativas da frequência de sua fusão e a sensibilidade do LIGO estiverem corretas.
Supernovas assimétricas e bolhas de buracos de nêutrons exóticos serão extremamente interessantes de detectar (se possível, porque se acredita que sejam eventos raros). Mas os maiores avanços são esperados com mais detectores. Quando o detector VIRGO na Itália começar a funcionar, o posicionamento real será possível devido à triangulação: poderemos determinar com precisão onde esses eventos nascem no espaço e, em seguida, realizar medições ópticas. VIRGO será seguido por interferômetros de ondas gravitacionais no Japão e na Índia. Em alguns anos, nossa visão do céu das ondas gravitacionais atingirá um novo nível.
Mas nossos maiores sucessos começarão quando trouxermos para o espaço nossas ambições de ondas gravitacionais. No espaço, você não está limitado a ruído sísmico, colisões de caminhões ou placas tectônicas; apenas um vácuo de espaço silencioso ao fundo. Você não está limitado pela curvatura da Terra, o comprimento possível dos braços do observatório; é possível lançar o observatório mais longe da Terra ou mesmo em órbita ao redor do sol. Poderíamos medir objetos não por milissegundos, mas por segundos, dias, semanas ou mais. Pudemos detectar ondas gravitacionais de buracos negros supermassivos, incluindo os maiores objetos conhecidos no universo.
Finalmente, se construirmos um observatório espacial grande e sensível o suficiente, poderemos ver as ondas gravitacionais que sobraram do próprio Big Bang. Poderíamos detectar diretamente as perturbações gravitacionais da inflação cósmica e não apenas confirmar nossas origens cósmicas, mas também provar que a própria gravidade é uma força quântica da natureza. Afinal, essas ondas gravitacionais inflacionárias não poderiam ter surgido se a própria gravidade não fosse um campo quântico.
Atualmente, há um debate em andamento sobre qual missão da NASA será uma prioridade em 2030. Enquanto muitas missões boas são oferecidas, a construção de um observatório de ondas gravitacionais baseado no espaço em órbita ao redor do sol é digna de nota. Temos a tecnologia, comprovamos a sua funcionalidade, comprovamos a existência de ondas. O futuro da astronomia de ondas gravitacionais é limitado apenas pelo que o próprio universo pode nos fornecer e quanto iremos gastar com isso. O apogeu de uma nova era já começou. A questão permanece quão brilhantemente este novo campo da astronomia irá brilhar.
ILYA KHEL
