p O Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) fez uma terceira detecção de ondas gravitacionais, ondulações no espaço e no tempo, demonstrando que uma nova janela na astronomia foi firmemente aberta. Como foi o caso com as duas primeiras detecções, as ondas foram geradas quando dois buracos negros colidiram para formar um buraco negro maior. p O novo buraco negro, formada pela fusão, tem uma massa cerca de 49 vezes a do nosso sol. Isso preenche uma lacuna entre as massas dos dois buracos negros fundidos detectados anteriormente pelo LIGO, com massas solares de 62 (primeira detecção) e 21 (segunda detecção).

p "Temos mais uma confirmação da existência de buracos negros de massa estelar com mais de 20 massas solares - esses são objetos que não sabíamos que existiam antes que o LIGO os detectasse, "diz David Shoemaker do MIT, o recém-eleito porta-voz da Colaboração Científica LIGO (LSC), um corpo de mais de 1, 000 cientistas internacionais que realizam pesquisas LIGO juntamente com a Colaboração Virgo, com sede na Europa. "É notável que os humanos possam montar uma história, e teste, para esses eventos estranhos e extremos que ocorreram bilhões de anos atrás e bilhões de anos-luz de distância de nós. Todas as colaborações científicas do LIGO e de Virgem trabalharam para colocar todas essas peças juntas. "

p A nova detecção ocorreu durante a execução de observação atual do LIGO, que começou em 30 de novembro, 2016, e continuará durante o verão. LIGO é uma colaboração internacional com membros ao redor do globo. Suas observações são realizadas por detectores gêmeos - um em Hanford, Washington, e o outro em Livingston, Louisiana - operado pela Caltech e MIT com financiamento da National Science Foundation (NSF).

p O LIGO fez a primeira observação direta de ondas gravitacionais em setembro de 2015 durante sua primeira observação desde que passou por grandes atualizações em um programa chamado Advanced LIGO. A segunda detecção foi feita em dezembro de 2015. A terceira detecção, chamado GW170104 e feito em 4 de janeiro, 2017, é descrito em um novo artigo aceito para publicação na revista Cartas de revisão física .

p Em todos os três casos, cada um dos detectores gêmeos do LIGO detectou ondas gravitacionais de fusões tremendamente energéticas de pares de buracos negros. Essas são colisões que produzem mais energia do que é irradiada como luz por todas as estrelas e galáxias do universo em um determinado momento. A detecção recente parece ser a mais distante, com os buracos negros localizados a cerca de 3 bilhões de anos-luz de distância. (Os buracos negros na primeira e segunda detecções estão localizados a 1,3 e 1,4 bilhões de anos-luz de distância, respectivamente.)

p A observação mais recente também fornece pistas sobre as direções em que os buracos negros estão girando. À medida que pares de buracos negros se enrolam, eles também giram em seus próprios machados - como um par de patinadores no gelo girando individualmente enquanto também circulam em torno um do outro. Às vezes, os buracos negros giram na mesma direção orbital geral em que o par está se movendo - o que os astrônomos chamam de giros alinhados - e às vezes eles giram na direção oposta do movimento orbital. O que mais, buracos negros também podem ser inclinados para longe do plano orbital. Essencialmente, os buracos negros podem girar em qualquer direção.

p Os novos dados do LIGO não podem determinar se os buracos negros recentemente observados foram inclinados, mas eles implicam que pelo menos um dos buracos negros pode não estar alinhado em comparação com o movimento orbital geral. Mais observações com o LIGO são necessárias para dizer algo definitivo sobre os spins dos buracos negros binários, mas esses dados iniciais oferecem pistas sobre como esses pares podem se formar.

p “Esta é a primeira vez que temos evidências de que os buracos negros podem não estar alinhados, dando-nos apenas uma pequena dica de que buracos negros binários podem se formar em aglomerados estelares densos, "diz Bangalore Sathyaprakash, da Penn State e da Cardiff University, um dos editores do novo jornal, que é de autoria de todas as Colaborações LSC e Virgo.

p Existem dois modelos principais para explicar como os pares binários de buracos negros podem ser formados. O primeiro modelo propõe que os buracos negros nascem juntos:eles se formam quando cada estrela de um par de estrelas explode, e então, porque as estrelas originais giravam alinhadas, os buracos negros provavelmente permanecem alinhados.

p No outro modelo, os buracos negros se juntam mais tarde na vida em aglomerados estelares aglomerados. Os buracos negros formam pares depois de afundarem no centro de um aglomerado de estrelas. Neste cenário, os buracos negros podem girar em qualquer direção em relação ao seu movimento orbital. Como o LIGO vê algumas evidências de que os buracos negros GW170104 não estão alinhados, os dados favorecem ligeiramente esta teoria do cluster estelar denso.

p "Estamos começando a reunir estatísticas reais sobre sistemas binários de buracos negros, "diz Keita Kawabe da Caltech, também editor do jornal, que trabalha no Observatório LIGO Hanford. "Isso é interessante porque alguns modelos de formação binária de buracos negros são um tanto favorecidos em relação aos outros até agora e, no futuro, podemos restringir ainda mais isso. "

p O estudo também coloca mais uma vez as teorias de Albert Einstein à prova. Por exemplo, os pesquisadores procuraram um efeito chamado dispersão, que ocorre quando as ondas de luz em um meio físico, como o vidro, viajam em velocidades diferentes dependendo do comprimento de onda; é assim que um prisma cria um arco-íris. A teoria geral da relatividade de Einstein proíbe a dispersão de acontecer em ondas gravitacionais à medida que se propagam de sua fonte para a Terra. O LIGO não encontrou evidências para este efeito.

p "Parece que Einstein estava certo - mesmo para este novo evento, que está cerca de duas vezes mais longe do que nossa primeira detecção, "diz Laura Cadonati da Georgia Tech e porta-voz adjunto do LSC." Não podemos ver nenhum desvio nas previsões da relatividade geral, e essa distância maior nos ajuda a fazer essa afirmação com mais confiança. "

p "Os instrumentos LIGO alcançaram sensibilidades impressionantes, "observa Jo van den Brand, o porta-voz do Virgo Collaboration, um físico do Instituto Nacional Holandês de Física Subatômica (Nikhef) e professor da Universidade VU em Amsterdã. "Esperamos que neste verão de Virgem, o interferômetro europeu, vai expandir a rede de detectores, ajudando-nos a localizar melhor os sinais. "

p A equipe do LIGO-Virgo está continuando a pesquisar os dados mais recentes do LIGO em busca de sinais de ondulações do espaço-tempo vindos dos confins do cosmos. Eles também estão trabalhando em atualizações técnicas para a próxima execução do LIGO, programado para começar no final de 2018, durante o qual a sensibilidade dos detectores será melhorada.

p "Com a terceira detecção confirmada de ondas gravitacionais da colisão de dois buracos negros, O LIGO está se estabelecendo como um poderoso observatório para revelar o lado negro do universo, "diz David Reitze da Caltech, diretor executivo do Laboratório LIGO. "Embora o LIGO seja exclusivamente adequado para observar esses tipos de eventos, esperamos ver outros tipos de eventos astrofísicos em breve, como a colisão violenta de duas estrelas de nêutrons. "