A primeira detecção de ondas gravitacionais (ocorrida em setembro de 2015) desencadeou uma revolução na astronomia. Esse evento não apenas confirmou uma teoria prevista pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein um século antes, mas também inaugurou uma nova era na qual as fusões de buracos negros distantes, supernovas e estrelas de nêutrons poderiam ser estudadas examinando suas ondas resultantes.
Além disso, os cientistas teorizaram que as fusões de buracos negros poderiam ser muito mais comuns do que se pensava anteriormente. Segundo um novo estudo realizado por dois pesquisadores da Universidade Monash, essas fusões acontecem a cada poucos minutos. Ao ouvir o ruído de fundo do Universo, afirmam, podemos encontrar evidências de milhares de eventos anteriormente não detectados.
O estudo, intitulado "Pesquisa ideal para um fundo de ondas gravitacionais astrofísicas", apareceu recentemente na revista Revisão física X. O estudo foi conduzido por Rory Smith e Eric Thrane, professor sênior e pesquisador da Universidade Monash, respectivamente. Ambos os pesquisadores também são membros do Centro de Excelência da ARC para Descoberta de Ondas Gravitacionais (OzGrav).
Como afirmam em seu estudo, a cada 2 a 10 minutos, um par de buracos negros de massa estelar se fundem em algum lugar do Universo. Uma pequena fração deles é grande o suficiente para que o evento resultante das ondas gravitacionais possa ser detectado por instrumentos avançados, como o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser e o Observatório Virgo. O restante, no entanto, contribui para uma espécie de ruído de fundo estocástico.
Medindo esse ruído, os cientistas podem estudar muito mais sobre eventos e aprender muito mais sobre ondas gravitacionais. Como o Dr. Thrane explicou em um comunicado de imprensa da Universidade Monash:
“Medir o fundo das ondas gravitacionais nos permitirá estudar populações de buracos negros a grandes distâncias. Um dia, a técnica poderá nos permitir ver ondas gravitacionais do Big Bang, escondidas atrás de ondas gravitacionais de buracos negros e estrelas de nêutrons. ”
Drs Smith e Thrane não são amadores quando se trata do estudo de ondas gravitacionais. No ano passado, ambos estavam envolvidos em uma grande inovação, onde pesquisadores da LIGO Scientific Collaboration (LSC) e da Virgo Collaboration mediram ondas gravitacionais de um par de estrelas de nêutrons em fusão. Foi a primeira vez que uma fusão estelar de nêutrons (também conhecida como kilonova) foi observada tanto nas ondas gravitacionais quanto na luz visível.
O par também fazia parte da equipe Advanced LIGO que fez a primeira detecção de ondas gravitacionais em setembro de 2015. Até o momento, seis eventos confirmados de ondas gravitacionais foram confirmados pelas colaborações LIGO e Virgo. Mas, de acordo com os drs Thrane e Smith, pode haver até 100.000 eventos acontecendo todos os anos com os quais esses detectores simplesmente não estão equipados para lidar.
Essas ondas são o que se juntam para criar um fundo de ondas gravitacionais; e embora os eventos individuais sejam sutis demais para serem detectados, os pesquisadores tentam desenvolver um método para detectar o ruído geral há anos. Baseando-se em uma combinação de simulações de computador de sinais fracos de buracos negros e massas de dados de eventos conhecidos, os drs. Thrane e Smith afirmam ter feito exatamente isso.
A partir disso, o par foi capaz de produzir um sinal dentro dos dados simulados que eles acreditam ser evidência de fracas fusões de buracos negros. Olhando para o futuro, os Drs Thrane e Smith esperam aplicar seu novo método a dados reais e estão otimistas de que eles produzirão resultados. Os pesquisadores também terão acesso ao novo supercomputador OzSTAR, que foi instalado no mês passado na Universidade de Tecnologia de Swinburne para ajudar os cientistas a procurar ondas gravitacionais nos dados do LIGO.
Este computador é diferente dos usados pela comunidade LIGO, que inclui os supercomputadores da CalTech e MIT. Em vez de depender de unidades de processamento central (CPUs) mais tradicionais, o OzGrav usa unidades de processador gráfico - o que pode ser centenas de vezes mais rápido em algumas aplicações. Segundo o professor Matthew Bailes, o diretor do supercomputador OzGRav:
"É 125.000 vezes mais potente que o primeiro supercomputador que construí na instituição em 1998 ... Ao aproveitar o poder das GPUs, o OzStar tem o potencial de fazer grandes descobertas na astronomia de ondas gravitacionais."
O que foi especialmente impressionante sobre o estudo das ondas gravitacionais é como ele progrediu tão rapidamente. Desde a detecção inicial em 2015, os cientistas da Advanced LIGO e Virgo confirmaram seis eventos diferentes e antecipam a detecção de muitos outros. Além disso, os astrofísicos estão chegando a maneiras de usar ondas gravitacionais para aprender mais sobre os fenômenos astronômicos que as causam.
Tudo isso foi possível graças a melhorias na instrumentação e à crescente colaboração entre observatórios. E, com métodos mais sofisticados projetados para filtrar dados de arquivo para sinais adicionais e ruído de fundo, nós aprendemos muito mais sobre essa misteriosa força cósmica.
