Lua Se Tornará Enorme Laboratório Para Detectar Ondas ‘Ocultas’ De Buracos Negros Supermassivos

Lua Se Tornará Enorme Laboratório Para Detectar Ondas ‘Ocultas’ De Buracos Negros Supermassivos

8 de abril de 2022 0 Por Jonas Estefanski
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Lua se tornará enorme laboratório para detectar ondas ‘ocultas’ de buracos negros supermassivos

A LUA poderá em breve se transformar em um experimento gigante para detectar uma banda atualmente “oculta” de ondas gravitacionais da frequência gerada por colisões entre buracos negros supermassivos, pode revelar o Express.co.uk.

Ondas gravitacionais são ondulações no tecido do espaço-tempo que são criadas pela aceleração de massas e se espalham de seus pontos de origem na velocidade da luz. Previstas pela primeira vez no início de 1900 pelo matemático francês Henri Poincaré e pelo físico teórico alemão Albert Einstein, elas recentemente se tornaram uma maneira de os astrônomos sondarem óculos invisíveis aos observatórios eletromagnéticos. Em particular, eles podem abrir uma janela para alguns dos fenômenos mais violentos do cosmos – de supernovas a buracos negros em fusão e até as origens do universo no big bang.

Existem vários detectores de ondas gravitacionais atualmente em operação, com os mais proeminentes sendo os da colaboração LIGO-Virgo-KAGRA, que compreende três “interferômetros a laser” baseados nos EUA, Itália e Japão, respectivamente.

Esses detectores funcionam usando lasers gêmeos para medir até mesmo as menores mudanças nas distâncias – e são capazes de detectar ondas gravitacionais com frequências na faixa de 1 a 1.000 hertz.

Em contraste, uma abordagem alternativa funciona medindo variações sutis nos sinais periódicos recebidos de pulsares, estrelas de nêutrons giratórias que emitem feixes de ondas de rádio de uma maneira não muito diferente dos faróis rotativos dos faróis.

Essa configuração é capaz de detectar ondas gravitacionais de baixa frequência na faixa de nanohertz, causadas, por exemplo, pela fusão de buracos negros supermassivos.

O que isso significa é que, juntos, os detectores atuais têm um ponto cego considerável na faixa de microhertz que fica entre essas duas bandas de frequência – e, portanto, são incapazes de detectar o tipo de ondas gravitacionais que os físicos esperam que sejam gerados como pares de buracos negros supermassivos orbitam um ao outro nos estágios finais antes de colidir.

A LUA poderá em breve se transformar em um experimento gigante para detectar ondas gravitacionais
As ondas gravitacionais podem influenciar a órbita de objetos binários, como a Terra e a Lua

O físico teórico Dr. Alexander Jenkins, da University College London, e seu colega, Dr. Diego Blas, da Universidade Autônoma de Barcelona, ​​estão, como diz o primeiro, “com o objetivo de preencher essa lacuna”.

Para fazer isso, explicou Jenkins, eles propõem construir uma ideia que remonta à década de 1970 e medir como as ondas gravitacionais “influenciam as órbitas dos sistemas binários – incluindo o sistema Terra-Lua”.

De acordo com a dupla, as ondas gravitacionais que atingem a Terra e a Lua na faixa de frequência de microhertz – ou seja, cerca de uma oscilação a cada poucas semanas – devem ter uma influência sutil, mas detectável, na órbita do par.

Para um exemplo hipotético e muito simplista, uma onda gravitacional contínua com a mesma frequência do movimento orbital Terra-Lua pode aproximar a Lua um pouco mais da Terra a cada ciclo, graças a fenômenos ressonantes.

Essa mudança minúscula nas propriedades orbitais seria imperceptível para nós e nada para se preocupar, pois a Lua está se afastando a uma taxa muito maior – atualmente em torno de 1,5 polegadas por ano – por bilhões de anos como resultado da interação com as marés da Terra .

Na foto: o observatório LIGO em Hanford, Washington
Ondas gravitacionais podem ser detectadas usando pulsares, estrelas de nêutrons que emitem feixes de ondas de rádio

Mesmo que as ondas gravitacionais não deixem a Lua cair sobre nossas cabeças, no entanto, medir as mudanças sutis na órbita da Lua usando laser pode revelar a presença de ondas gravitacionais de microhertz anteriormente indetectáveis.

O alcance a laser funciona refletindo um feixe de luz concentrada de um dos refletores especiais deixados na superfície lunar pelas missões Apollo dos EUA e Lunokhod soviética, e medindo quanto tempo o sinal leva para voltar.

Em seu artigo, os Drs. Jenkins e Blas mostraram que tais estudos do sistema Terra-Lua podem ser usados ​​para permitir que os físicos estabeleçam um novo e refinado limite superior para a força das ondas gravitacionais na lacuna de microhertz.

E como se tratar a Terra e a Lua como um equipamento de laboratório gigante não fosse grande o suficiente, os pesquisadores dizem que querem explorar levando o princípio central ainda mais longe.

Jenkins disse: “Não são apenas sistemas binários individuais – também precisamos ver como galáxias inteiras respondem às ondas gravitacionais”.

As ondas gravitacionais foram previstas pela primeira vez por Henri Poincaré e Albert Einstein

O físico Vitor Cardoso da Universidade de Lisboa — que não esteve envolvido no presente estudo — disse que a ideia era “uma forma excitante e inovadora de ver as ondas gravitacionais”.

Ele acrescentou: “A ideia é simples, mas requer cálculos difíceis para implementar e mostrar que funciona”.