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Cientistas encontraram novas evidências de que buracos negros supermassivos podem ser responsáveis pela geração de ondas gravitacionais
Há dez anos, uma descoberta mudou a física. Usando detectores em Washington e Louisiana, os cientistas identificaram, pela primeira vez, ondas gravitacionais – pequenas ondulações no espaço-tempo.
A confirmação da teoria de Albert Einstein rendeu o Prêmio Nobel de Física de 2017 e abriu uma nova janela para o estudo do cosmos.
Agora, uma nova detecção promove ainda mais avanço nesse campo. Os cientistas identificaram um zumbido de fundo gerado por um tipo diferente de onda gravitacional, possivelmente produzido por buracos negros supermassivos.
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A descoberta levanta questões intrigantes e pode levar a um entendimento mais profundo da estrutura do universo.
O que são ondas gravitacionais?
Ondas gravitacionais surgem sempre que um objeto massivo acelera. No caso da primeira detecção, em 2015, elas foram produzidas por dois buracos negros dentro da nossa galáxia, que colidiram após orbitar um ao outro.
A preocupação foi captada pelo LIGO (Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser), que possui braços de 4 km e detectou pequenas variações menores que a largura de um átomo.
Dessa vez, o sinal captado é diferente. Em vez de ondas gravitacionais de alta frequência, que duram apenas alguns segundos, os astronômos detectam ondas de baixa frequência, com comprimentos de onda que podem se estender por anos-luz.
Elas parecem vir de todas as restrições do céu e são produzidas por buracos negros supermassivos que orbitam um ao outro por milhões de anos antes de se fundirem.
Como a nova detecção foi feita?
Para identificar esse zumbido cósmico, cientistas desenvolveram radiotelescópios conhecidos como “conjuntos de temporização de pulsares“.
Pulsares são estrelas de nêutrons extremamente densas e giratórias, que emitem sinais de rádio muito precisos.
À medida que uma onda gravitacional de baixa frequência passa, esses sinais sofrem pequenas alterações. Os pesquisadores analisam essas mudanças para inferir a presença das ondas gravitacionais.
Os dados mais recentes foram obtidos pelo radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul. Com apenas quatro anos e meio de observação, o MeerKAT conseguiu resultados semelhantes aos estudos anteriores, que precisaram de mais de 15 anos de coleta de dados.
A descoberta foi publicada na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Matthew Miles, astrofísico da Universidade de Tecnologia de Swinburne, na Austrália, explica que as ondas gravitacionais de baixa frequência esticam ou contraem o universo em cerca de 20 metros.
Isso significa que os pulsares, situados a milhares de anos-luz, funcionam como um detector natural, muito maior do que qualquer equipamento construído pela humanidade.
Mistérios ainda sem resposta
Os novos dados trazem alguns enigmas. Um deles é que o zumbido de fundo parece mais intenso do que o esperado. Isso pode significar que há mais buracos negros supermassivos no universo do que se pensa, ou que esses objetos são ainda maiores do que os modelos anteriores.
Outro mistério é o aumento gradual da intensidade do zumbido. Uma hipótese é que alguma fonte de ondas gravitacionais esteja relativamente próxima do nosso sistema solar, afetando os dados.
Além disso, a intensidade das ondas gravitacionais parece maior no céu do Hemisfério Sul do que no Hemisfério Norte, algo que os cientistas chamam de “ponto quente”.
Uma possibilidade é que um par de buracos negros supermassivos em questões esteja mais próximo do que os outros, influenciando os dados. No entanto, ainda não há certeza se essa assimetria é real ou apenas um erro estatístico.
O futuro da astronomia de ondas gravitacionais
A expectativa é que novos telescópios e tecnologias ajudem a esclarecer essas questões. O Square Kilometer Array (SKA), um grande conjunto de radiotelescópios na África do Sul e Austrália, recebeu a operação em 2027 e promete melhorar significativamente a precisão das direções.
Os cientistas acreditam que, na próxima década, será possível detectar diretamente pares de indivíduos de buracos negros supermassivos, em vez de apenas um zumbido difuso no fundo do universo. Isso permitirá estudar melhor a origem e a evolução dessas estruturas cósmicas.
A astrofísica Floor Broekgaarden, da Universidade da Califórnia, compara essa descoberta com escutar diferentes tipos de sons em uma praça movimentada.
Se as primeiras ondas gravitacionais detectadas em 2015 eram como os vocais mais agudos de um coral, agora os cientistas estão começando a ouvir os instrumentos graves.
A existência de buracos negros supermassivos no centro das galáxias já era conhecida. O da Via Láctea, chamado Sagitário A*, foi detectado na década de 1970 por suas emissões de rádio e fotografado em 2022 pelo Event Horizon Telescope.
Agora, os astronômos querem entender como esses gigantes se formam e interagem ao longo do tempo.
Com informações de Smithsonianmag.
