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O universo está vibrando com ondulações no espaço-tempo: os cientistas acabaram de dobrar nosso catálogo de colisões de buracos negros e estrelas de nêutrons
Nosso catálogo de ondulações no espaço-tempo “ouvidas” pelos detectores de ondas gravitacionais aqui na Terra dobrou, dizem os cientistas, com fontes recém-descobertas que vão desde fusões instáveis de buracos negros até a colisão de buracos negros mais pesada detectada até o momento.
Em 1915, Albert Einstein previu que quando os objetos mais densos e extremos do universo colidissem, esses eventos definiriam a própria estrutura do espaço e do tempo (unidos como uma entidade quadridimensional chamada espaço-tempo) tocando. Então, 100 anos depois, em 14 de setembro de 2015, o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro Laser (LIGO) fez a primeira detecção dessas ondulações no espaço-tempo – elas se originaram da colisão buracos negros mais de 1,3 bilhão de anos-luz de distância.
Cada nova detecção de ondas gravitacionais nos permite desbloquear outra peça do quebra-cabeça do universo de maneiras que não poderíamos há apenas uma década”, disse Lucy Thomas, membro do LVK, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech). disse em um comunicado. “É incrivelmente emocionante pensar sobre quais mistérios e surpresas astrofísicas podemos descobrir em futuras observações.”
Mais variedade
Os dados que compõem este catálogo, denominado Catálogo Transiente de Ondas Gravitacionais-4.0 (GWTC-4), incluem 128 fontes de ondas gravitacionais incrivelmente distantes. Eles foram coletados durante a quarta execução observacional desses detectores de ondas gravitacionais, realizada entre maio de 2023 e janeiro de 2024.
Antes disso, e durante as três primeiras observações do LIGO, Virgo e KAGRA, os cientistas tinham “ouvido” apenas 90 potenciais fontes de ondas gravitacionais. Curiosamente, o GWTC-4 poderia tecnicamente ter sido ainda maior, já que cerca de 170 outras detecções de ondas gravitacionais feitas pelo LIGO, Virgo e KAGRA ainda não entraram no catálogo.
“Na última década, a astronomia das ondas gravitacionais progrediu desde a primeira detecção até a observação de centenas de fusões de buracos negros”, disse o porta-voz do LIGO, Stephen Fairhurst, professor da Universidade de Cardiff, no Reino Unido, no comunicado. “Estas observações permitem-nos compreender melhor como os buracos negros se formam a partir do colapso de estrelas massivas, sondar a evolução cosmológica do Universo e fornecer confirmações cada vez mais rigorosas da teoria da relatividade geral.”
Um aspecto do GWTC-4 que realmente se destaca é a variedade de eventos que criaram esses sinais. Neste catálogo estão ondas gravitacionais provenientes de fusões entre os binários de buracos negros mais pesados até agora, cada um com cerca de 130 vezes a massa do solfusões desequilibradas entre buracos negros com massas seriamente incompatíveis e buracos negros que giram a velocidades incríveis de cerca de 40% da velocidade da luz. Nestes casos, os cientistas pensam que as características extremas dos buracos negros envolvidos nestas fusões são o resultado de colisões anteriores, fornecendo evidências de cadeias de fusão que explicam como alguns buracos negros crescem até atingirem massas milhares de milhões de vezes maiores que a do Sol.
“Este conjunto de dados aumentou a nossa crença de que os buracos negros que colidiram no início da história do universo poderiam mais facilmente ter tido rotações maiores do que aqueles que colidiram mais tarde”, disse Salvatore Vitale, membro do LVK e cientista do MIT, no comunicado.
O GWTC-4 também inclui duas novas fusões mistas envolvendo buracos negros e estrelas de nêutrons.
“A mensagem deste catálogo é: estamos expandindo para novas partes do que chamamos de ‘espaço de parâmetros’ e para uma nova variedade de buracos negros”, disse Daniel Williams, membro do LVK, da Universidade de Glasgow, no Reino Unido, no comunicado. “Estamos realmente ultrapassando os limites e vendo coisas que são mais massivas, giram mais rápido e são mais interessantes e incomuns do ponto de vista astrofísico.”
O catálogo também demonstra o quão sensíveis os detectores LVK se tornaram. Algumas das fusões de estrelas de nêutrons ocorreram a até 1 bilhão de anos-luz de distância, enquanto algumas das fusões de buracos negros ocorreram a até 10 bilhões de anos-luz de distância. Essas detecções permitiram aos cientistas testar a teoria que primeiro previu a existência de buracos negros e ondas gravitacionais, a teoria magnum opus da gravidade de Einstein, relatividade geral.
“Os buracos negros são uma das previsões mais icônicas e alucinantes da relatividade geral. Eles agitam o espaço e o tempo mais intensamente do que quase qualquer outro processo que possamos imaginar observar”, disse Aaron Zimmerman, membro do LVK, da Universidade do Texas em Austin, no comunicado. “Ao testar as nossas teorias físicas, é bom olhar para as situações mais extremas que pudermos, uma vez que é aqui que as nossas teorias têm maior probabilidade de falhar e onde temos as melhores hipóteses de descoberta.
“Até agora, a teoria está a passar em todos os nossos testes. Mas também estamos a aprender que temos de fazer previsões ainda mais precisas para acompanhar todos os dados que o Universo nos está a fornecer.”
Os resultados do LVK aparecerão em breve numa edição especial do Astrophysical Journal Letters.
