Ondas gravitacionais detetadas pela terceira vez

O Observatório LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) detetou ondas gravitacionais, pela terceira vez, demonstrando que uma nova janela da astronomia foi definitivamente aberta.

Tal como aconteceu nas duas primeiras vezes, estas ondas gravitacionais foram geradas quando dois buracos negros colidiram para formar um buraco negro ainda maior. O novo buraco negro formado pela fusão tem uma massa de cerca de 49 vezes a do nosso Sol.

Esta dimensão está entre as massas dos dois buracos negros detetados anteriormente pelo Observatório de Interferometria Laser de Ondas Gravitacionais LIGO: de 62 vezes a do Sol (da primeira vez) e 21 vezes a do Sol (da segunda).

“Temos a confirmação adicional da existência de buracos negros de massa estelar maiores do que 20 massas solares – são objetos que não sabíamos se de facto existiam antes da LIGO detetá-los”, explicou David Shoemaker, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, porta-voz da Colaboração Científica LIGO, um conjunto de mais de mil cientistas internacionais que realizam pesquisa no observatório, juntamente com a Colaboração Virgo, que tem base na Europa.

A LIGO fez a primeira observação direta de ondas gravitacionais em setembro de 2015. Posteriormente, fez a segunda deteção em dezembro do mesmo ano. Agora, a terceira, batizada de GW170104 e realizada a 4 de janeiro de 2017, foi descrita num novo artigo científico publicado na revista Physical Review Letters.

Esta última deteção parece ter sido a mais distante das três, com os buracos negros localizados a cerca de 3 mil milhões de anos-luz de distância. Os buracos negros na primeira e segunda estavam localizados a 1,3 e 1,4 mil milhões de anos-luz de distância, respetivamente.

Previstas por Albert Einstein há mais de um século, como consequência da sua Teoria da Relatividade Geral, as ondas gravitacionais são pequenas ondulações no tecido espaço-tempo, provocadas pela deslocação de um corpo com massa, e que se propagam no Universo à velocidade da luz.

Buracos negros inclinados

Os novos dados da LIGO não conseguem ainda determinar se os buracos negros recentemente observados estão inclinados, mas pelo menos um pode não estar totalmente alinhado em relação ao movimento orbital geral.

“Esta é a primeira vez que temos sinais de que os buracos negros podem não estar alinhados, dando-nos apenas uma pequena sugestão de que buracos negros binários podem formar-se em densos conjuntos estelares”, disse Bangalore Sathyaprakash, da Universidade da Pensilvânia e da Universidade de Cardiff e um dos autores do artigo.

Existem dois modelos principais para explicar como pares binários de buracos negros podem ser formados. O primeiro propõe que os buracos negros nascem juntos: eles formam-se quando cada estrela num par de estrelas explode e, como giravam alinhadas, os buracos negros provavelmente permanecem alinhados.

No outro modelo, os buracos negros juntam-se mais tarde dentro de aglomerados estelares que estão lotados. Ou seja, unem-se depois de se afundarem no centro de um conjunto de estrelas. Nesse cenário, os buracos negros podem girar em qualquer direção relativamente ao seu movimento orbital.

Como o LIGO vê algum sinal de que os buracos negros GW170104 não estão alinhados, os dados favorecem ligeiramente esta segunda teoria.

Dispersão

O estudo também testou mais uma teoria de Einstein. Os investigadores procuraram um efeito chamado dispersão, que ocorre quando as ondas de luz num meio físico, como é o caso do vidro, viajam a diferentes velocidades, dependendo do seu comprimento de onda – é assim que um prisma cria um arco-íris, por exemplo.

A Teoria Geral da Relatividade proíbe a dispersão de acontecer em ondas gravitacionais à medida que se propagam da sua origem para a Terra. No entanto, o observatório não encontrou sinais desse efeito. “Parece que Einstein estava certo”, disse Laura Cadonati, do Instituto de Tecnologia da Geórgia.

A equipa LIGO-Virgo continua agora a pesquisar os dados mais recentes para detetar sinais de ondulações espaciais.