O que são ondas gravitacionais?
Ondas gravitacionais são mudanças no campo gravitacional que se propagam
Onda gravitacional polarizada
Na teoria geral da relatividade, bem como naA maioria dos outros modernos indica que as ondas gravitacionais surgem do movimento de corpos massivos com aceleração variável. As ondas gravitacionais se propagam livremente no espaço à velocidade da luz. Eles são muito pequenos e difíceis de registrar.
Ondas gravitacionais foram descobertas pela primeira vezem setembro de 2015, dois detectores gêmeos do observatório LIGO, que detectaram ondas gravitacionais provavelmente resultantes da fusão de dois buracos negros e da formação de mais um buraco negro massivo em rotação.
Qualquer estrela dupla à medida que seus componentes giramem torno de um centro de massa comum perde energia (como se supõe - devido à radiação de ondas gravitacionais) e eventualmente se funde. Mas para estrelas duplas comuns, não compactas, esse processo leva muito tempo, muito mais do que a idade atual do Universo.
Se o sistema duplo compacto consiste empares de estrelas de nêutrons, buracos negros ou uma combinação de ambos, a fusão pode ocorrer em alguns milhões de anos. No início, os objetos se aproximam e seu período orbital diminui. Então, no estágio final, ocorre uma colisão e colapso gravitacional assimétrico. Esse processo dura uma fração de segundo, e durante esse tempo a energia é liberada em radiação gravitacional, que, de acordo com algumas estimativas, é superior a 50% da massa do sistema.
Como as ondas gravitacionais são encontradas?
É muito difícil detectar ondas gravitacionais devido à sua fraqueza. Os dispositivos para registrá-los são detectores de ondas gravitacionais. Tentativas de detecção foram feitas desde o final da década de 1960.
Ondas gravitacionais de amplitude detectávelnascem durante o colapso de um pulsar duplo. Eventos semelhantes ocorrem nas proximidades da nossa galáxia aproximadamente uma vez por década. As fontes mais fortes e frequentes de ondas gravitacionais para telescópios gravitacionais e antenas são catástrofes associadas ao colapso de sistemas binários em galáxias próximas. Espera-se que num futuro próximo vários eventos semelhantes por ano sejam registados em detectores gravitacionais melhorados, distorcendo a métrica nas proximidades da Terra em 10−21—10−23.
Dois corpos movendo-se em órbitas circulares em torno de um centro de massa comum
Novas maneiras de detectar ondas gravitacionais
Em 2017, os cientistas que realizaram um experimento sobO Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory (LIGO), ganhou o Prêmio Nobel de Física pela primeira detecção direta de ondas gravitacionais produzidas pela fusão de dois buracos negros a cerca de 1,3 bilhão de anos-luz da Terra. As ondas geradas por esta colisão violaram o fundo de ondas gravitacionais do Universo e alcançaram a Terra.
Além desses distúrbios fortes únicos,que os astrofísicos já aprenderam a consertar, existe um chamado fundo de ondas gravitacionais - um fluxo constante de radiação gravitacional que, segundo a teoria, está constantemente lavando a Terra.
Outra oportunidade de detectar o fundodas ondas gravitacionais preenchendo o Universo é uma cronometragem de alta precisão de pulsares distantes - uma análise do tempo de chegada de seus pulsos, que mudam de forma característica sob a ação das ondas gravitacionais que passam pelo espaço entre a Terra e o pulsar.
A partir de 2013, a precisão do tempo é estimada emprecisa ser aumentado em cerca de uma ordem de magnitude para poder detectar ondas de fundo de muitas fontes em nosso Universo, e esta tarefa pode ser resolvida antes do final da década. Mas a passagem de uma onda gravitacional deve alterar ligeiramente, em alguns nanossegundos, o momento em que essas explosões são registradas. Assim, ao rastrear com precisão o tempo de pulsares distantes, é teoricamente possível detectar a onda gravitacional de fundo da galáxia. Isto é confirmado pelos resultados preliminares do projeto NANOGrav.
Que novas ondas gravitacionais os cientistas encontraram?
Os cientistas disseram que foram capazes de detectar sinais de radiação gravitacional constante que passa pelo Universo e distorce a estrutura do espaço-tempo.
Encontramos um sinal forte em nosso conjunto de dados. Ainda não podemos dizer que se trata de ondas gravitacionais de fundo, mas nosso alvo está cada vez mais próximo.
Joseph Simon, astrofísico e principal autor do artigo
Segundo os autores, nenhum outro observatóriocapaz de detectar ondas gravitacionais de fundo, porque eles estão focados na busca de eventos únicos com duração de vários segundos. Como parte do experimento, os cientistas rastrearam 45 pulsares ao longo de vários anos - e já encontraram sinais de pequenas mudanças em sua frequência. Pulsares podem ser comparados a faróis galácticos que estão constantemente no mesmo lugar.
Procuramos ondas que durem anos ou décadas.De acordo com a teoria, as fusões galácticas e outros eventos cosmológicos causam uma explosão constante de enormes ondas gravitacionais. Leva anos ou até mais para que uma dessas ondas passe pela Terra. Por esta razão, nenhum outro experimento existente pode detectá-los diretamente.
Joseph Simon, astrofísico e principal autor do artigo
As ondas de gravidade que passam mudamum padrão estável de luz que emana dos pulsares, aumentando ou contraindo as distâncias relativas que esses raios viajam através do espaço. Em outras palavras, os cientistas podem teoricamente detectar o fundo das ondas gravitacionais rastreando as mudanças correlacionadas no tempo de chegada da radiação do pulsar à Terra.
O que essas ondas gravitacionais estão fazendo?
A passagem das ondas gravitacionais mudaum padrão estável de luz que emana de pulsares, aumentando ou comprimindo as distâncias relativas que esses raios viajam através do espaço. Em outras palavras, os cientistas poderiam, teoricamente, detectar o fundo das ondas gravitacionais rastreando mudanças correlacionadas nos tempos de chegada da radiação pulsar à Terra. No entanto, isso não é suficiente para conclusões definitivas. Por isso, os astrônomos anunciaram planos para a criação do IPTA, uma rede de instrumentos que permitirá detectar tais desvios para um grande número de pulsares.
A detecção do fundo da onda gravitacional seráum grande passo em frente, mas apenas um primeiro passo. A próxima etapa será a descoberta de suas fontes e, em seguida, tudo de novo que elas possam nos contar sobre o Universo.
Joseph Simon, astrofísico e principal autor do artigo
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