Descoberta revolucionária: Ondas gravitacionais confirmadas no universo
Cientistas recentemente detectaram o sutil zumbido das ondas gravitacionais permeando o universo, marcando a primeira observação desse fenômeno. Essa descoberta ocorre após quase uma década de busca pela onda gravitacional de fundo, que é um eco persistente acreditado ter origem em eventos ocorridos logo após o Big Bang e nas fusões de buracos negros supermassivos por todo o cosmos.
A detecção dessas ondas gravitacionais tem sido desafiadora devido à sua fraqueza e longos períodos de tempo. No entanto, por meio de observações de longo prazo, os pesquisadores finalmente confirmaram sua existência.
Um anúncio global feito em 28 de junho revelou que equipes de cientistas de todo o mundo relataram a descoberta de um “zumbido de baixa frequência” causado por essas ondulações cósmicas que percorrem a Via Láctea.
Embora a causa exata desse zumbido ainda seja desconhecida, o sinal detectado fornece evidências convincentes consistentes com as expectativas teóricas de ondas gravitacionais geradas por pares de buracos negros extremamente massivos, com massa bilhões de vezes maior que a do Sol.
Stephen Taylor, um astrofísico de ondas gravitacionais da Universidade Vanderbilt, que co-liderou a pesquisa, descreve o sinal como indicativo dos buracos negros mais massivos de todo o universo.
Artigos publicados por cientistas da China, Índia, Europa e Austrália também sugeriram o mesmo sinal. De acordo com esses pesquisadores, os sinais podem ter origem na fusão de buracos negros supermassivos envolvidos em danças cósmicas intricadas, aproximando-se gradualmente ao longo de milhões de anos.
Durante esse processo, ondas gravitacionais são emitidas, criando ondulações que reverberam por todo o universo — e que os astrônomos agora conseguiram detectar com sucesso.
Os cientistas observam que o zumbido de fundo das ondas gravitacionais observado tem ganhado importância ao longo do tempo, fornecendo evidências tentadoras que sugerem a existência de centenas de milhares ou até mesmo milhões de buracos negros supermassivos prestes a se fundirem nos próximos centenas de milhares de anos, embora ainda não tenham sido observados diretamente.
Para detectar a onda gravitacional de fundo, os astrônomos concentraram seus estudos nos pulsares de milissegundos, que são estrelas mortas que giram rapidamente e emitem feixes regulares de luz de seus polos magnéticos.
Esses faróis cósmicos oferecem informações valiosas sobre as ondas gravitacionais produzidas por buracos negros supermassivos, que têm massas de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol. Em comparação, a rede de Observatórios de Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser (LIGO) só consegue detectar ondas gravitacionais originadas de buracos negros menores, com até 10 vezes a massa do Sol.
O que pode influenciar a captação das ondas gravitacionais
O tempo dos feixes dos pulsares é influenciado por vários fatores, como gás e poeira no meio interestelar, bem como os movimentos dos próprios pulsares e da Terra dentro da Via Láctea. As ondas gravitacionais também distorcem o tecido espaço-tempo entre nós e os pulsares, esticando e comprimindo-o, causando desvios nos tempos de chegada dos flashes de luz em relação à sua regularidade precisa.
Nessa nova pesquisa, um consórcio de astrônomos conhecido como North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) identificou um padrão único nos tempos de chegada dos pulsos de quase 70 pulsares de milissegundos na Via Láctea. Esse padrão forneceu evidências cruciais de que a fonte dos sinais são buracos negros supermassivos. Os cientistas descrevem que os sinais de ondas gravitacionais de binários de buracos negros se sobrepõem e criam um zumbido incessante que se manifesta como um padrão distinto nos dados de tempo dos pulsares.
Para extrair esse padrão, os cientistas observaram os feixes semelhantes a faróis provenientes de pares de pulsares. Utilizando radiotelescópios como o agora colapsado Observatório de Arecibo, o Observatório de Green Bank, o Karl G. Jansky Very Large Array e o Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), eles coletaram dados sobre o tempo de chegada desses pulsos mensalmente durante 15 anos.
Ao calcular as diferenças entre os tempos de chegada reais e previstos dos pulsos, que podem ser estimados com precisão de microssegundos (comparável a medir a distância até a Lua com uma precisão de milésimos de milímetro), os cientistas descobriram os sinais das ondas gravitacionais embutidos nessas diferenças. Essa descoberta confirma a teoria da relatividade geral de Einstein, que previu os efeitos das ondas gravitacionais nos flashes de luz dos pulsares em 1916.
Luke Zoltan Kelley, professor assistente na Universidade da Califórnia, Berkeley, e membro da colaboração NANOGrav, explicou que os cientistas costumavam se preocupar que buracos negros supermassivos em binários orbitassem indefinidamente, nunca se aproximando o suficiente para gerar sinais como os detectados.
Essa incerteza sobre como os buracos negros se fundem além de uma certa distância, conhecida como “problema do parsec final”, ainda não foi totalmente compreendida. No entanto, se a descoberta desses sinais realmente estiver relacionada a buracos negros binários, então eles devem ter superado o problema do parsec final, indicando uma descoberta significativa em nossa compreensão desses fenômenos cósmicos. [Space]
