Em fevereiro de 2016, os cientistas que trabalhavam no Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO) fizeram história quando anunciaram a primeira detecção de ondas gravitacionais. Desde então, o estudo das ondas gravitacionais avançou consideravelmente e abriu novas possibilidades ao estudo do Universo e às leis que o governam.
Por exemplo, uma equipe da Universidade de Frankurt am Main mostrou recentemente como as ondas gravitacionais podem ser usadas para determinar como as estrelas de nêutrons podem chegar antes de desabar em buracos negros. Isso permaneceu um mistério desde que as estrelas de nêutrons foram descobertas pela primeira vez na década de 1960. E com um limite superior de massa agora estabelecido, os cientistas poderão desenvolver uma melhor compreensão de como a matéria se comporta sob condições extremas.
O estudo que descreve suas descobertas apareceu recentemente na revista científica As Cartas do Jornal Astrofísico sob o título "Usando observações de ondas gravitacionais e relações quase universais para restringir a massa máxima de estrelas de nêutrons". O estudo foi conduzido por Luciano Rezzolla, presidente da Astrofísica Teórica e diretor do Instituto de Física Teórica da Universidade de Frankfurt, com assistência de seus alunos, Elias Most e Lukas Wei.
Para o estudo, a equipe considerou observações recentes feitas sobre o evento de ondas gravitacionais conhecido como GW170817. Este evento, que ocorreu em 17 de agosto de 2017, foi a sexta onda gravitacional a ser descoberta pelo Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO) e pelo Observatório Virgo. Ao contrário dos eventos anteriores, este foi único, pois parecia ter sido causado pela colisão e explosão de duas estrelas de nêutrons.
E enquanto outros eventos ocorreram a distâncias de cerca de um bilhão de anos-luz, o GW170817 ocorreu a apenas 130 milhões de anos-luz da Terra, o que permitiu a rápida detecção e pesquisa. Além disso, com base na modelagem realizada meses após o evento (e usando dados obtidos pelo Observatório de Raios-X Chandra), a colisão parecia ter deixado para trás um buraco negro como um remanescente.
A equipe também adotou uma abordagem de “relações universais” para o estudo, desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Frankfurt alguns anos atrás. Essa abordagem implica que todas as estrelas de nêutrons têm propriedades semelhantes que podem ser expressas em termos de quantidades sem dimensão. Combinados com os dados GW, eles concluíram que a massa máxima de estrelas de nêutrons não rotativas não pode exceder 2,16 massas solares.
Como o professor Rezzolla explicou em um comunicado de imprensa da Universidade de Frankfurt:
“A beleza da pesquisa teórica é que ela pode fazer previsões. A teoria, no entanto, precisa desesperadamente de experimentos para diminuir algumas de suas incertezas. Portanto, é notável que a observação de uma única fusão binária de estrelas de nêutrons que ocorreu a milhões de anos-luz de distância combinada com as relações universais descobertas por meio de nosso trabalho teórico nos permitiu resolver um enigma que viu tanta especulação no passado. ”
Este estudo é um bom exemplo de como a pesquisa teórica e experimental pode coincidir para produzir melhores modelos e previsões de anúncios. Poucos dias após a publicação do estudo, grupos de pesquisa dos EUA e do Japão confirmaram independentemente os resultados. Igualmente, essas equipes de pesquisa confirmaram os resultados dos estudos usando diferentes abordagens e técnicas.
No futuro, espera-se que a astronomia de ondas gravitacionais observe muitos outros eventos. E com métodos aprimorados e modelos mais precisos à sua disposição, é provável que os astrônomos aprendam ainda mais sobre as forças mais misteriosas e poderosas em ação em nosso Universo.
