P: Como o LIGO traduz os sinais de ondas gravitacionais em uma determinação precisa da distância e das massas dos objetos em colisão?

Peter Gibbons 

Cork, Irlanda

À medida que dois buracos negros espiralam um em direção ao outro, eles criam ondulações no espaço-tempo que se propagam à velocidade da luz. Crédito: LIGO / T. Pyle

R: Em 1916, a teoria da relatividade geral de Albert Einstein mostrou que objetos massivos distorcem a estrutura do espaço-tempo. A teoria também previu que colisões violentas e outros processos poderiam enviar ondas por todo o universo em todas as direções. Essas ondas gravitacionais, viajando pelo espaço à velocidade da luz, carregariam informações sobre sua origem.

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Enquanto as equações de Einstein descreviam como um par de objetos compactos (como buracos negros ou estrelas de nêutrons) se fundiam, calcular soluções para essas equações foi impossível por décadas. Foi apenas com os avanços do computador na década de 1990 que os cientistas puderam usar supercomputadores para resolver as equações de campo de Einstein, com a primeira simulação bem-sucedida de uma fusão de buraco negro binário disponível em 2005. Descobrindo maneiras mais rápidas, eficientes e precisas de caracterizar medições de buracos negros binários e fusões de estrelas de nêutrons. É uma área muito ativa de pesquisa para cientistas em observatórios de ondas gravitacionais, como o Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO), Virgo e o Kamioka Gravitational Wave Detector.

Astrofísicos de ondas gravitacionais criam milhões de simulações com essas equações para descobrir como certas combinações de buracos negros se fundem e como seriam suas ondas gravitacionais se detectadas. Cada uma dessas “formas de onda” exclusivas é armazenada como uma espécie de modelo. Portanto, quando um novo sinal de onda gravitacional é captado em um detector, os algoritmos de pesquisa podem encontrar o modelo que melhor se encaixa. Os cientistas do LIGO trabalham basicamente para trás a partir daí para descobrir qual combinação de buracos negros provavelmente produziu o sinal. Isso nos permite identificar e verificar eventos de ondas gravitacionais muito rapidamente quando elas acontecem, para que possamos dizer a outros astrônomos ao redor do mundo para começar a observar aquela área do céu.

Geoffrey Mo 

Estudante de graduação, laboratório LIGO, MIT, Boston, Massachusetts

Fonte: Astronomy