Embora a luz não possa escapar da gravidade monstruosa de um buraco negro, isso não impediu os pesquisadores de uma equipe que inclui cientistas da University of Oregon de dar um grande passo em frente no esforço de revelar seus segredos.
Os pesquisadores da University of Oregon [UO] são uma parte fundamental do LIGO, um esforço internacional para encontrar e compreender as ondas gravitacionais. Na semana passada, a equipe do LIGO lançou o maior catálogo de dados de ondas gravitacionais até o momento, detalhando 35 novas colisões de sua última coleta de dados. Quatorze pesquisadores da University of Oregon, incluindo nove estudantes, contribuíram para o novo lançamento.
“Estamos ficando cada vez melhores”, disse Robert Schofield, um cientista pesquisador que começou a trabalhar com o grupo LIGO da University of Oregon no final dos anos 1990. “Esta execução de dados é mais sensível do que a anterior e podemos ver buracos negros colidindo ainda mais no espaço.”
A milhões de anos-luz de distância, violentas colisões entre buracos negros e estrelas de nêutrons enviam ondas através do espaço-tempo. Essas ondulações, chamadas ondas gravitacionais, chegam eventualmente à Terra como sinais infinitesimalmente fracos. E os detectores super-sensíveis do LIGO podem detectá-los.
Cientistas do LIGO, do Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, avistaram as primeiras ondas gravitacionais em 2015, com grande entusiasmo que foi seguido por um Prêmio Nobel de Física em 2017. Hoje, graças a melhorias na tecnologia, eventos de detecção estão se tornando mais e mais comum.
Com os instrumentos LIGO, “podemos olhar para o universo de uma forma que outros telescópios não conseguem”, disse o físico da UO, Ray Frey.
“Esta última corrida de observação incluiu alguns eventos que foram excepcionais por si só, como a primeira detecção de binários com uma estrela de nêutrons e um buraco negro”, disse o físico Ben Farr da UO. “Mas agora, com quase 100 eventos, o que é tão emocionante é o quadro geral que está entrando em foco.”
Existem dados suficientes para começar a analisá-lo de maneiras mais complexas, para tirar conclusões maiores sobre a natureza do universo e como os buracos negros são formados.
“É importante saber o que está lá fora no universo, para que, quando detectarmos algo novo, possamos compará-lo com o que sabemos”, disse Bruce Edelman, um estudante de pós-graduação no laboratório de Farr.
Como parte deste novo lançamento de dados, Edelman ajudou a conduzir uma análise de todas as colisões de buracos negros e estrelas de nêutrons detectadas até agora.
A partir de um sinal de onda gravitacional, os cientistas podem estimar as massas dos objetos que colidiram e a que distância eles estão da Terra. Eles também podem fazer inferências sobre o que mais pode estar acontecendo nas proximidades, se os dois objetos que se fundem eram as únicas coisas ao redor, por exemplo, ou se havia outras estrelas próximas que poderiam estar influenciando o processo. E eles podem comparar essas coisas em nível populacional, procurando padrões e tendências.
A equipe do LIGO fez cálculos semelhantes no passado, mas havia tão poucos pontos de dados que eles tiveram que fazer simplificações que obscureciam os detalhes.
“Estamos detectando muitos outros objetos agora, para que possamos nos tornar mais sofisticados”, disse Edelman.
Nos bastidores, há outra faceta do sucesso do LIGO: uma equipe de cientistas dedicada a melhorar e monitorar os instrumentos do LIGO, um par de detectores localizados em Hanford, Washington, e Livingston, Louisiana. E os pesquisadores UO também são essenciais.
As ondas gravitacionais são tão fracas quando chegam à Terra que podem ser abafadas por distúrbios mais próximos de casa que a maioria de nós nem perceberia. Por exemplo, os primeiros detectores LIGO eram tão sensíveis que a água passando por uma barragem a 30 quilômetros de distância poderia prejudicar os dados, disse Schofield, que co-lidera o monitoramento ambiental no detector de Hanford. Ele e seus colegas colocaram um bando de sensores ao redor dos detectores, que monitoram interrupções externas, como tráfego intenso ou relâmpagos crepitantes.
Cada vez que há uma detecção de onda gravitacional, a equipe deve verificar se é real. Agora que as detecções estão se tornando muito mais frequentes, eles estão trabalhando para automatizar o processo. Philippe Nguyen, um estudante de graduação no laboratório de Frey, está ajudando a liderar o impulso para a automação. Ele escreveu e testou um código de computador que verifica os dados contra outros eventos que acontecem ao mesmo tempo, para estimar a probabilidade de que qualquer sinal detectado seja influenciado por algo acontecendo na Terra.
“Usamos eventos do mundo real para ver se minhas previsões realmente alinham o que vemos com o detector”, disse Nguyen, e então ajustamos o programa de computador conforme necessário.
Enquanto o LIGO está dando o seu melhor, a equipe ainda está trabalhando para torná-lo ainda melhor. “No momento, estou trabalhando o tempo todo, consertando e melhorando as coisas, então faremos melhor na próxima corrida”, disse Schofield.
A próxima execução de coleta de dados está programada para começar em dezembro de 2022.
“É incrível fazer parte deste grupo realmente motivado, e é incrível ver tantas pessoas tão fascinadas por ele”, disse Nguyen. “Você realmente se sente parte de algo maior.”
Publicado em 04/12/2021 09h33
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