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Quando os cientistas fizeram a primeira detecção de ondas gravitacionais, em 2016, conseguiram numa tacada só provar que Albert Einstein estava certo (mais uma vez) e levar o Prêmio Nobel de Física no ano seguinte. A descoberta abriu as portas para todo um novo campo de estudo, e desde então dezenas de outras detecções foram feitas – mas agora os pesquisadores estão em busca de uma onda específica.

Momentos após o Big Bang, as primeiras ondas gravitacionais ecoaram pelo universo em nascimento. Produto das flutuações quânticas na sopa de matéria primordial, essas primeiras ondulações foram amplificadas através da estrutura do espaço-tempo por processos inflacionários que levaram o universo a se expandir de maneira rápida.

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Produzidas há cerca de 13,8 bilhões de anos, essas ondas gravitacionais primordiais, ainda ecoam pelo universo, e uma equipe de astrônomos está em busca dos seus sinais. O desafio dos pesquisadores é separar essas ondulações das ondas gravitacionais produzidas por eventos mais recentes, como buracos negros em colisão e estrelas de nêutrons.

Embora os cientistas do Ligo (sigla em inglês para Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser) estejam constantemente fazendo novas detecções, os aparelhos atuais não são sensíveis o suficiente para encontrar as ondas primordiais. Em um estudo publicado na Physical Review Letters, os pesquisadores acreditam que a próxima geração de detectores seja sensível o suficiente para detectar essas primeiras ondulações.

Ligo/Divulgação
Imagem aérea do Ligo Hanford Observatory, nos Estados Unidos. Imagem: Ligo/Divulgação

“Essas ondas gravitacionais primordiais podem nos falar sobre processos no universo primordial que de outra forma seriam impossíveis de sondar”, avalia Sylvia Biscoveanu, do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT, que ao lado de Colm Talbot, da Caltech, e Eric Thrane e Rory Smith, da Monash University, é coautora do estudo.

Caçando ondas primordiais

Tradicionalmente, espera-se encontrar sinais das ondas gravitacionais primordiais na radiação cósmica de fundo (CMB), que sobrou do Big Bang. Essa energia permeia o universo e é mais visível na faixa de micro-ondas do espectro eletromagnético. Para os pesquisadores, quando as ondas gravitacionais primordiais se propagaram, elas deixaram uma marca na CMB.

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Biscoveanu e sua equipe estão propondo uma nova abordagem, caçando sinais diretamente dos dados das ondas gravitacionais. A ideia é subtrair o “primeiro plano astrofísico” (buracos negros em colisão, estrelas de nêutrons e supernovas em explosão) para obter uma estimativa dos sinais não-astrofísicos mais silenciosos que podem conter ondas primordiais.

Um modelo foi desenvolvido para descrever esses “ruídos” mais óbvios do primeiro plano astrofísico, criando dados simulados de padrões de ondas gravitacionais. A equipe então tentou caracterizar todos os sinais astrofísicos ocultos nesses dados simulados, permitindo discernir a presença de sinais mais fracos.

Assim que identificaram esses padrões distintos e não aleatórios nos dados de ondas gravitacionais, sobram os sinais de ondas gravitacionais primordiais mais aleatórios e ruído instrumental específico para cada detector. Biscoveanu espera que a próxima geração de sensores possa ser usada para correlacionar e analisar dados de dois detectores diferentes, e assim filtrar o sinal primordial.

Via: MIT News