A busca pelas ondas gravitacionais perdidas

Todo ano, centenas de milhares de pares de buracos negros se fundem em uma dança cósmica que emite ondas gravitacionais em todas as direções. Desde 2015, os grandes interferômetros localizados na Terra, como o LIGO, o VIRGO e o KAGRA detectam esses sinais, embora somente uma centena desses eventos, que é uma fração ínfima desses eventos, tem sido observado.

LISA - Antena Espacial de Interferômetro a Laser. Crédito: Simon Barke - Universidade da Flórida

A maior parte das ondas gravitacionais continuam sem ser detectadas, e que acabam fazendo parte de um sinal de fundo difuso que os cientistas deram um nome bonito para esse tipo de ruído, e chamam de Stochastic Gravitational Wave Background, ou (SGWB), ou algo como sinal de fundo estocástico de ondas gravitacionais. Um novo trabalho recém-publicado, propõe usar uma constelação de 3 ou 4 interferômetros espaciais para mapear o sinal de fundo que é quase perfeitamente homogêneo, para tentar encontrar nesse sinal, ondas gravitacionais até então não detectadas ainda.

Essas pequenas flutuações conhecidas pelos cientistas como anisotropias, podem ter informações importantes que são necessárias para entender a distribuição das fontes de ondas gravitacionais nas grandes escalas cósmicas.

Os pesquisadores estão convencidos que a próxima geração de detectores, como o Einstein Telescope and the Laser Interferometer Space Antenna (LISA), poderão fazer medidas diretas desse sinal de fundo de ondas gravitacionais.Medir essas flutuações de fundo, conhecidas como anisotropias, continuará sendo algo extremamente complicado, pois requer um nível alto de resolução angular, que os instrumentos atuais e os próximos ainda não têm.

Esse problema da resolução poderia de alguma forma ser superado por meio de uma constelação de 3 ou 4 interferômetros espaciais em órbita solar cobrindo uma distância aproximada entre a Terra e o Sol. Aumentando a separação, os interferômetros atingem uma resolução angular melhor, e assim os pesquisadores poderão distinguir melhor as fontes das ondas gravitacionais.

Uma constelação de interferômetros espaciais pode permitir que os cientistas vejam flutuações sutis no sinal gravitacional de fundo, permitindo que se possa extrair informações valiosas sobre a distribuição de buracos negros, estrelas de nêutrons e outras fontes de ondas gravitacionais no universo.

Após o sucesso do teste da missão espacial do projeto LISA, o que se tem de concreto hoje são duas propostas para a criação de constelações de interferômetros espaciais, uma europeia, conhecida como Big Bang Observatory, ou BBO, e uma japonesa conhecida como Deci-hertz Interferometer Gravitational-wave Observatory, ou DECIGO.

Esse artigo apresentado representa um dos primeiros trabalhos a fornecer previsões específicas do tamanho do sinal estocástico de fundo de ondas gravitacionais por uma constelação de instrumentos orbitando o Sol. Juntamente com outros projetos semelhantes cujos detalhes serão publicados no seu devido tempo, eles serão cruciais para o desenvolvimento de um design ideal para futuros instrumentos de observação que esperamos que sejam construídos nas próximas décadas. 

Na era da astronomia multimensageira, que começou com os interferômetros terrestres como o LIGO e VIRGO, esse sinal de fundo de onda gravitacional pode abrir um novo caminho para compreender melhor o universo em larga escala, estamos vivendo agora o mesmo que aconteceu com a radiação cósmica de fundo. Vem muita novidade por aí!!!

Fonte: phys.org