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Primeira onda gravitacional captada por detector europeu

Fusão de buracos negros foi registrada com precisão pelos observatórios LIGO e Virgo

The Virgo Collaboration
Uma equipe de físicos anunciou a quarta detecção de ondas gravitacionais, e a primeira descoberta do tipo feita por uma parceria entre observatórios na Europa e nos Estados Unidos.

O observatório Virgo, próximo a Pisa, na Itália, têm buscado por ondas no tecido do espaço-tempo desde 2007. Mas quando ocorreu a histórica primeira detecção de ondas gravitacionais feita pelos laboratórios gêmeos do primo norte-americano do Virgo - o Observatório Avançado de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser (LIGO, na sigla em inglês) - o Virgo estava fechado, passando por uma atualização tecnológica. E quando ocorreram as duas observações subsequentes ele também estava fora de ação.

O Virgo voltou à caçada neste ano, em 1º de agosto, após uma atualização que levou cinco anos e custou US$27 milhões. Em 14 de agosto, tanto ele quando o LIGO detectaram a espiral de um par de buracos negros rotativos, com massas 31 e 25 vezes maiores que a do Sol, enquanto se fundiam. A detecção foi anunciada numa coletiva de imprensa hoje (27 de setembro) em Turim, Itália. A colisão aconteceu a cerca de 1,8 bilhões de anos-luz de distância.

Observar o evento com três detectores, em vez de apenas com os dois do LIGO, permitiu aos cientistas aumentar drasticamente a precisão com que podem identificar a localização e a distância dos buracos negros em fusão.

Para a equipe do Virgo, que passou mais de 20 anos trabalhando no projeto, a observação é a justificativa de que tempo e esforço valeram a pena. “É um grande evento para mim”, diz Alain Brillete, físico da Universidade de Côte d’Azur em Nice, França, que co-fundou Virgo. Ele começou a fazer o lobby para construir o detector europeu de ondas gravitacionais em 1980, e agora está prestes a se aposentar. “É muito bom ter a certeza de que seu trabalho não foi em vão”, ele diz.

“Temos credibilidade. Ao menos podemos mostrar que fazemos promessas e somos capazes de cumprí-las”, acrescentou Jo van den Brand, físico da Universidade VU de Amsterdã e porta-voz da Colaboração Virgo.

A temporada de observação deste ano terminou em 25 de agosto e agora ambos os observatórios estão trabalhando em atualizações as quais devem melhorar suas sensibilidades. “Este é apenas o começo das observações com a rede criada por Virgo e LIGO trabalhando juntos. Com a próxima operação de observação planejada para o final de 2018, podemos esperar detecções desse tipo semanalmente ou até mais frequentemente”, diz David Shoemaker, físico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts em Cambridge e porta-voz da colaboração LIGO.

Poder triplo

Nomeada GW170814 após o dia em que foi detectada, a onda chegou primeiro à estação do LIGO em Livingston, Louisiana, como uma ondulação no espaço-tempo que alterou sutilmente os comprimentos relativos de dois braços do detector quando passou por eles. Apenas oito milésimos de segundo depois, a mesma onda varreu o segundo detector do LIGO em Hanford, Washington, antes de chegar ao Virgo 14 milésimos de segundo depois.

Com três detectores, físicos podem ter mais precisão sobre a origem da onda do que era possível antes. Com base no horário em que os detectores terrestres receberam o sinal, as equipes triangularam a possível localização da fonte, reduzindo-a a um pedaço de céu que, visto da Terra, parece ter cerca de 300 vezes o tamanho da Lua cheia. Essa região é mais de 10 vezes menor do a que foi identificada pelo LIGO nas observações anteriores.

Ter três detectores também permite aos pesquisadores fazerem uma medição mais bruta da polarização da onda - uma propriedade que indica como o plano orbital (o plano no qual giram ao redor uns dos outros) dos buracos negros é orientado em relação à Terra. Devido a esse ângulo ditar quanto energia de onda gravitacional é emitida em direção à Terra, combinar a polarização com outros dados permitiu aos pesquisadores obter uma estimativa mais precisa da energia total liberada pelo evento e, então, reduzir o erro na sua estimativa de distância.

Apontar precisamente a origem de um sinal de onda gravitacional é um avanço significativo, segundo van den Brand. Alguns eventos - como uma colisão de duas estrelas de nêutrons - devem produzir tais ondulações e também poderiam emitir uma ampla gama de outros tipos de radiação. Se os telescópios pudessem ser treinados para olhar exatamente para o lugar certo depois dessa detecção, eles poderiam captá-la e assim ajudar os astrônomos a aprender muito mais sobre tais eventos cataclísmicos.

Cerca de 25 telescópios entraram na corrida para observar o pedaço de céu depois da última observação, mas nenhum deles viu algum tipo de radiação eletromagnética vindo do evento. No entanto, sinais dessa espécies não seriam esperados da colisão de buracos negros.

"Ver" uma colisão de estrelas de nêutrons com telescópios convencionais e "ouví-la" simultaneamente através das vibrações de ondas gravitacionais marcaria uma nova era para a astronomia. No mês passado, aumentaram os rumores de que as equipes do LIGO e do Virgo já podem ter visto estrelas de nêutrons colidindo: sabe-se que os telescópios já foram treinados em um ponto específico do céu depois de serem alertados de outra possível detecção de ondas gravitacionais. Contudo, as colaborações ainda não confirmaram o que seus observatórios viram - se é que viram algo.

Elizabeth Gibney, Nature

Este artigo é reproduzido com permissão e foi originalmente publicado em 27 de setembro de 2017.
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