Cientistas em busca de evidências de ondas gravitacionais com lentes publicaram novas pesquisas descrevendo as descobertas mais recentes em sua busca pela primeira detecção desses sinais elusivos.

Impressão artística de ondas gravitacionais em lente, Riccardo Buscicchio (Universidade de Birmingham)

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Lentes gravitacionais foram previstas pelo próprio Einstein e observadas por cientistas por décadas: a luz emitida por objetos distantes no Universo é curvada pela atração gravitacional de galáxias muito massivas, conforme elas cruzam a linha de visão da fonte de luz. Às vezes, a atração é tão forte que duas cópias da mesma fonte podem aparecer no céu.

Sabe-se desde o final dos anos 1970 que o mesmo aconteceria com as ondas gravitacionais. Se uma onda gravitacional com lente fosse detectada, ela abriria caminhos para explorar novas físicas, revelando a cosmologia de precisão e oferecendo novas maneiras de testar a relatividade geral de Einstein.

No entanto, esses efeitos são extremamente difíceis de detectar: ??se a luz com lente gravitacional é um trevo de 4 folhas, uma onda gravitacional com lente é uma agulha em mil montes de feno. No ano passado, a equipe da Escola de Física e Astronomia da Universidade e do Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais previu que esses sinais elusivos dificilmente seriam observados por instrumentos operados atualmente pelas Colaborações LIGO e Virgo. Um artigo foi publicado na Physical Review Letters, logo seguido por um estudo de acompanhamento na Physical Reviews D.

A metodologia desenvolvida na Universidade de Birmingham para quantificar a frequência com que a lente de onda gravitacional ocorre foi exaustivamente examinada pela colaboração LIGO/Virgo/KAGRA e incluída em um estudo importante usando as detecções mais recentes, publicado esta semana no arXiv.

"Aqui estamos nós, no segundo episódio da caça às ondas gravitacionais com lentes, e estamos inclinados para o final." diz Riccardo Buscicchio, Ph.D. estudante da Universidade de Birmingham e membro da colaboração LIGO-Virgo-KAGRA. "Os resultados da nova colaboração estão de acordo com nossas expectativas anteriores. Quanto mais sensíveis os instrumentos se tornam, quanto mais fundo podemos olhar no Universo distante, mais cedo encontraremos a agulha. O constante zumbido de fundo de fontes distantes tênues já nos dá algumas dicas de quando isso poderia acontecer."

O estudo, em busca de assinaturas adicionais de lentes, inclui análises detalhadas de outros possíveis efeitos, como microlentes ou imagens duplas. Riccardo acrescenta: "Embora nenhuma evidência convincente tenha sido encontrada até agora, com vários detectores surgindo online na próxima década ou assim, as perspectivas são animadoras."

Mais informações: Search for lensing signatures in the gravitational-wave observations from the first half of LIGO-Virgo's third observing run. arxiv.org/abs/2105.06384 arXiv:2105.06384v1 [gr-qc]

Riccardo Buscicchio et al. Constraining the Lensing of Binary Black Holes from Their Stochastic Background, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.141102

Riccardo Buscicchio et al. Constraining the lensing of binary neutron stars from their stochastic background, Physical Review D (2020). DOI: 10.1103/PhysRevD.102.081501

Fonte: Phys