p Dois anos atrás, cientistas do Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) detectaram ondas gravitacionais pela primeira vez, provando a teoria da relatividade de Einstein e sua previsão de sua existência. As ondas foram desencadeadas pela colisão de dois buracos negros. p Em 17 de agosto, 2017, O LIGO e o detector franco-italiano de Virgem observaram uma classe completamente nova de sinais de ondas gravitacionais:uma fusão de estrelas de nêutrons binários. Essa fusão e seu brilho foram estudados por telescópios que abrangem todo o espectro eletromagnético, desde os raios gama até as ondas de rádio.

p De interesse fundamental para físicos e astrônomos, as observações das ondas gravitacionais deram início a uma nova era da ciência. Na verdade, tantos artigos científicos sobre a fusão das estrelas de nêutrons foram publicados em um dia que os pesquisadores criaram um índice online para acompanhá-los.

p Agora, menos de dois meses após a primeira detecção de estrelas de nêutrons em colisão, O Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) da UC Santa Bárbara organizou um programa de resposta rápida para cientistas de todo o mundo, apoiado diretamente pela Fundação Kavli. Mais de 75 físicos e astrônomos discutiram a astrofísica da fusão das estrelas de nêutrons e ouviram dezenas de apresentações que investigaram os detalhes deste mais recente evento revolucionário.

p "A intenção de 'GW170817:The First Double Neutron Star Merger' é ampliar a consciência dos resultados produzidos pela vasta colaboração que fez essas descobertas emocionantes, "disse o diretor do KITP, Lars Bildsten." O KITP fornece um lugar para os cientistas interessados ​​não apenas absorverem a vasta quantidade de dados gerados pelo último evento, mas também empurrar as interpretações desses dados. "

p O sinal da onda gravitacional de agosto produziu a primeira medição de distância para uma galáxia próxima a partir da fusão de duas estrelas de nêutrons e explorou a equação do estado da matéria em densidades supernucleares. Outras áreas de estudo também emergiram da profusão de ondas gravitacionais e dados eletromagnéticos, incluindo a formação de elementos pesados, bem como a explosão de raios gama e outros sinais eletromagnéticos que se seguiram à fusão da estrela de nêutrons.

p A origem cósmica de elementos mais pesados ​​que o ferro tem sido objeto de muito debate. Embora os modelos teóricos mostrem que a matéria expelida em uma fusão de estrelas de nêutrons pode se transformar em ouro e platina em um processo conhecido como nucleossíntese de captura rápida de nêutrons (processo r), este último evento fornece observação direta sólida.

p "Por anos, as pessoas têm tentado estudar como os elementos mais pesados ​​foram formados ao observar vestígios de fósseis desses elementos no sol ou em meteoritos, "explicou o astrofísico da UC Berkeley Daniel Kasen, um coordenador do programa KITP. "Finalmente, com este evento, tivemos a amostra pura de elementos pesados ​​ejetados da fusão de estrelas de nêutrons e fomos capazes de sondá-la diretamente, observacionalmente, olhando para a luz do brilho radioativo desses elementos pesados. "

p Por vários anos, Físicos e astrônomos - muitos dos quais participaram de um programa KITP mais longo sobre um tópico semelhante em 2012 - têm modelado como seria uma fusão de estrelas de nêutrons duplos. Acontece que muitos modelos desses fenômenos extremamente complicados eram estranhamente precisos.

p "As ondas gravitacionais nos disseram que essas eram estrelas de nêutrons e as observações eletromagnéticas nos falaram sobre o espectro do decaimento radioativo que produz os elementos do processo r, "disse Duncan Brown, o professor dotado de física Charles Brightman na Syracuse University e coordenador principal do programa de resposta rápida KITP. "Você junta os dois e eles completam nosso conhecimento da origem da tabela periódica."

p Outro tópico quente do programa foi a contrapartida eletromagnética da fusão de estrelas de nêutrons. A explosão de raios gama correu as ondas gravitacionais 130 milhões de anos-luz através do universo para serem observadas na Terra com apenas dois segundos de intervalo. Isso demonstrou que as fusões de estrelas de nêutrons são a origem há muito procurada das explosões de raios gama. Ele também mostrou que, com uma precisão extremamente alta, a velocidade da gravidade e a velocidade da luz são as mesmas, que, de acordo com Brown, elimina uma grande classe de teorias modificadas da gravidade.

p "O que tem sido surpreendente para mim são as discussões sobre os possíveis mecanismos de emissão de rajadas de raios gama, "Disse Brown." Na astronomia de ondas gravitacionais, a teoria está 50 anos à frente das observações, Considerando que o lado eletromagnético é o contrário; as observações estão 50 anos à frente da teoria. Vai ser interessante ver como isso evolui. "

p Físicos e astrônomos terão outra chance de explorar a ciência das ondas gravitacionais em um futuro programa KITP previsto para 2019. "A nova era da física e astrofísica das ondas gravitacionais" reunirá um amplo grupo de especialistas para discutir a astrofísica e a física fundamental que pode ser aprendido com as observações disponíveis naquele momento, que esperançosamente será considerável.

p LIGO e Virgo estão atualizando sua instrumentação com a esperança de que, quando voltarem a ficar online no outono de 2018 com maior sensibilidade, seus esforços produzirão observações adicionais de sinais de ondas gravitacionais, talvez de outras fontes.

p "Eles não serão todos iguais em massas ou giros e talvez veremos um buraco negro e uma estrela de nêutrons colidindo entre si, "Brown disse." Este é realmente apenas o começo de um esforço global para usar essas colisões para estudar física fundamental, astrofísica e evolução estelar. "