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.
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.
“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.
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
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