Os interferômetros de ondas gravitacionais, como o LIGO, são feitos de engenharia profundamente impressionantes, aperfeiçoados ao longo dos anos para medir as ondulações quase imperceptíveis no espaço-tempo geradas por objetos cósmicos massivos.
Mas o cosmos nos deu outra ferramenta com a qual podemos ser capazes de detectar sinais de ondas gravitacionais indescritíveis. Estes são um tipo de estrela morta chamada pulsares, e atrasos em seus flashes precisamente sincronizados podem ser uma dica da onda gravitacional de fundo do Universo – o zumbido de bilhões de anos de colisões cósmicas e estrelas explodindo.
No início deste ano, a colaboração NANOGrav anunciou que eles podem ter detectado este zumbido. Agora, um segundo grupo, liderado pelos astrofísicos Boris Goncharov e Ryan Shannon, do ARC Centro de Excelência para Descoberta de Ondas Gravitacionais (OzGrav) na Austrália, revelou seus próprios resultados.
Embora suas conclusões sejam mais conservadoras, os resultados não são inconsistentes com o fundo da onda gravitacional. Isso sugere que podemos estar latindo para a árvore certa afinal – mas ainda há muito trabalho a ser feito antes que uma afirmação conclusiva possa ser feita.
“Recentemente, a colaboração do Observatório Nanohertz para Ondas Gravitacionais da América do Norte (NANOGrav) encontrou evidências para o componente de espectro comum em seu conjunto de dados de 12,5 anos”, escreveram os pesquisadores em seu artigo.
“Aqui, relatamos uma pesquisa de fundo usando o segundo lançamento de dados do Parkes Pulsar Timing Array. Se formos forçados a escolher entre os dois modelos NANOGrav – um com um processo de espectro comum e outro sem – encontramos um forte apoio para o processo de espectro comum. ”
A astronomia de ondas gravitacionais ainda está praticamente engatinhando. Detectamos ondas gravitacionais usando os interferômetros LIGO-Virgo aqui na Terra – as manchas enormes geradas pela colisão de buracos negros e estrelas de nêutrons. Mas deve haver um sinal muito mais fraco inundando o Universo – o fundo da onda gravitacional.
Este é o sinal coletivo acumulado ao longo da história do Universo. Cada par de buracos negros ou estrelas de nêutrons em colisão, cada supernova em colapso do núcleo – até mesmo o próprio Big Bang – deveria ter enviado ondas no espaço-tempo.
Depois de todo esse tempo, essas ondas seriam fracas e difíceis de encontrar, mas todas devem formar um ‘zumbido’ ressonante no fundo do Universo.
Agora que temos a confirmação de que as ondas gravitacionais existem e podem ser detectadas – uma descoberta de apenas seis anos – os cientistas estão procurando o fundo das ondas gravitacionais. Ele poderia revelar muito sobre a história do Universo – decifrá-lo seria um grande avanço científico. E, embora isso não seja fácil, os pulsares são muito promissores.
Eles são um tipo de estrela de nêutrons, girando a velocidades absurdamente altas e orientados de tal forma que emitem feixes de emissão de seus pólos ao fazê-lo – como um farol cósmico. Esses pulsos de milissegundos são tão regulares que podemos usar atrasos em seu tempo para uma variedade de aplicações potenciais. Isso é chamado de matriz de tempo de pulsar.
Como as ondas gravitacionais distorcem o espaço-tempo, elas deveriam, teoricamente, produzir atrasos mínimos no tempo do pulsar. Isso é o que a equipe NANOGrav encontrou em seus dados, e o que a equipe OzGrav também tem procurado.
“O fundo [da onda gravitacional] aumenta e diminui o espaço-tempo entre os pulsares e a Terra, fazendo com que os sinais dos pulsares cheguem um pouco mais tarde (esticar) ou antes (encolher) do que aconteceria se não houvesse ondas gravitacionais,” Shannon disse ScienceAlert no início deste ano.
A equipe analisou dados do radiotelescópio Murriyang em Parkes, Austrália, e encontrou desvios no tempo de emissão do pulsar consistentes com o que esperávamos do fundo da onda gravitacional. Eles também descartaram outras fontes potenciais do sinal, como a interferência de Júpiter e Saturno.
No entanto, ainda não temos dados suficientes para confirmar que estamos realmente olhando para o fundo da onda gravitacional, ao invés do ruído regular do pulsar, por exemplo. Precisamos de mais observações e dados para determinar se o sinal está correlacionado em todos os pulsares no céu, o que vai levar muito mais tempo e trabalho.
“Para descobrir se a deriva ‘comum’ observada tem uma origem de onda gravitacional”, disse Goncharov, “ou se o sinal da onda gravitacional é mais profundo no ruído, devemos continuar trabalhando com novos dados de um número crescente de matrizes de temporização de pulsar através do mundo.”
Este trabalho, e o do NANOGrav no início deste ano, são os primeiros passos para fazer essa detecção. É um momento incrivelmente emocionante para a astronomia de ondas gravitacionais.
Publicado em 16/09/2021 22h39
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