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    Futuros detectores para detectar milhões de buracos negros e a evolução do universo

    Impressão artística de dois buracos negros prestes a colidir e se fundir. Crédito:MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO / GETTY IMAGES

    A astronomia de ondas gravitacionais fornece uma nova maneira única de estudar a história da expansão do Universo. Em 17 de agosto de 2017, as colaborações LIGO e Virgo detectaram pela primeira vez ondas gravitacionais de um par de escadas de nêutrons se fundindo. O sinal da onda gravitacional foi acompanhado por uma série de contrapartes identificadas com telescópios eletromagnéticos.

    Esta descoberta de multi-mensageiro permitiu aos astrônomos medir diretamente a constante de Hubble - uma unidade de medida que nos diz quão rápido o Universo está se expandindo. Um estudo recente do Centro de Excelência para Descoberta de Ondas Gravitacionais (OzGrav), liderado pelos pesquisadores Zhiqiang You e Xingjiang Zhu (Monash University), estudou uma maneira alternativa de fazer cosmologia com observações de ondas gravitacionais.

    Em comparação com fusões de estrelas de nêutrons, as fusões de buracos negros são fontes muito mais abundantes de ondas gravitacionais. Considerando que houve apenas duas fusões de estrelas de nêutrons detectadas até agora, As colaborações de LIGO e Virgo publicaram 10 eventos de fusão de buraco negro binário e dezenas de outros candidatos foram relatados.

    Infelizmente, nenhuma emissão eletromagnética é esperada de fusões de buracos negros. A modelagem teórica de supernovas - explosões estelares poderosas e luminosas - sugere que há uma lacuna nas massas dos buracos negros em torno de 45-60 vezes a massa do nosso sol. Algumas evidências inconclusivas que apóiam essa lacuna de massa foram encontradas em observações feitas nas duas primeiras execuções de observação de LIGO e Virgo. A nova pesquisa OzGrav mostra que esta característica única no espectro de massa do buraco negro pode ajudar a determinar a história de expansão de nosso Universo usando apenas dados de ondas gravitacionais.

    OzGrav Ph.D. aluno e primeiro autor Zhiqiang You diz:"Nosso trabalho estudou a perspectiva com detectores de ondas gravitacionais de terceira geração, o que nos permitirá ver todas as fusões de buracos negros binários no Universo. "

    Além da constante de Hubble, existem outros fatores que podem afetar a distribuição das massas dos buracos negros. Por exemplo, os cientistas ainda não têm certeza sobre a localização exata da lacuna de massa do buraco negro e como o número de fusões de buracos negros evolui ao longo da história cósmica.

    O novo estudo demonstra que é possível medir simultaneamente as massas dos buracos negros junto com a constante de Hubble. Foi descoberto que um detector de terceira geração como o Telescópio Einstein ou o Explorador Cósmico deve medir a constante de Hubble para melhor que um por cento dentro de um ano de operação. Além disso, com apenas uma semana de observação, o estudo revelou que é possível distinguir a cosmologia padrão de energia escura-matéria escura com suas alternativas simples.


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