p As expectativas da comunidade de pesquisa de ondas gravitacionais foram atendidas:as descobertas de ondas gravitacionais agora fazem parte de seu trabalho diário, conforme identificaram na corrida de observação anterior, O3, novos candidatos a ondas gravitacionais cerca de uma vez por semana. Mas agora, os pesquisadores publicaram um sinal notável diferente de qualquer um daqueles vistos antes:GW190412 é a primeira observação de uma fusão de buraco negro binário onde os dois buracos negros têm massas distintamente diferentes de cerca de 8 e 30 vezes a do nosso sol. Isso não só permitiu medições mais precisas das propriedades astrofísicas do sistema, mas também permitiu que os cientistas do LIGO / Virgem verificassem uma previsão até agora não testada da teoria da relatividade geral de Einstein. p "Pela primeira vez, 'ouvimos' em GW190412 o zumbido inconfundível da onda gravitacional de um harmônico superior, semelhantes aos tons de instrumentos musicais, "explica Frank Ohme, líder do Grupo de Pesquisa Independent Max Planck "Observações de Fusões Binárias e Relatividade Numérica" ​​no Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein; AEI) em Hannover. "Em sistemas com massas desiguais como GW190412 - nossa primeira observação desse tipo - esses sobretons no sinal de onda gravitacional são muito mais altos do que em nossas observações usuais. É por isso que não podíamos ouvi-los antes, mas em GW190412, finalmente podemos. "Esta observação mais uma vez confirma a teoria da relatividade geral de Einstein, que prevê a existência desses harmônicos superiores, ou seja, ondas gravitacionais em duas ou três vezes a frequência fundamental observada até agora.

p "Os buracos negros no coração de GW190412 têm 8 e 30 vezes a massa do nosso Sol, respectivamente. Este é o primeiro sistema de buraco negro binário que observamos para o qual a diferença entre as massas dos dois buracos negros é tão grande! ", Diz Roberto Cotesta, um Ph.D. estudante na divisão "Relatividade Astrofísica e Cosmológica" da AEI em Potsdam. "Essa grande diferença de massa significa que podemos medir com mais precisão várias propriedades do sistema:sua distância até nós, o ângulo que olhamos para ele, e a rapidez com que o pesado buraco negro gira em torno de seu eixo. "

p Um sinal como nenhum antes

p GW190412 foi observado pelos detectores LIGO e pelo detector de Virgem em 12 de abril de 2019, no início da terceira observação dos detectores, O3. As análises revelam que a fusão aconteceu a uma distância de 1,9 a 2,9 bilhões de anos-luz da Terra. O novo sistema de massa desigual é uma descoberta única, pois todos os binários observados anteriormente pelos detectores LIGO e Virgo consistiam em duas massas aproximadamente semelhantes.

p Massas desiguais se imprimem no sinal de onda gravitacional observado, o que, por sua vez, permite aos cientistas medir com mais precisão certas propriedades astrofísicas do sistema. A presença de harmônicos superiores permite quebrar uma ambigüidade entre a distância ao sistema e o ângulo que olhamos em seu plano orbital; portanto, essas propriedades podem ser medidas com maior precisão do que em sistemas de massa igual sem harmônicos mais elevados.

p "Durante O1 e O2, observamos a ponta do iceberg da população binária composta de buracos negros de massa estelar, "diz Alessandra Buonanno, diretor da divisão de "Relatividade Astrofísica e Cosmológica" da AEI em Potsdam e professor de College Park na Universidade de Maryland. "Graças à sensibilidade aprimorada, GW190412 começou a nos revelar uma forma mais diversa, população submersa, caracterizado por assimetria de massa tão grande quanto 4 e buracos negros girando em cerca de 40% do valor máximo possível permitido pela relatividade geral, " Ela adiciona.

p Os pesquisadores da AEI contribuíram para detectar e analisar GW190412. Eles forneceram modelos precisos das ondas gravitacionais de buracos negros coalescentes que incluíam, pela primeira vez, tanto a precessão dos giros dos buracos negros quanto os momentos multipolares além do quadrupolo dominante. Essas características impressas na forma de onda foram cruciais para extrair informações exclusivas sobre as propriedades da fonte e realizar testes de relatividade geral. Os clusters de computador de alto desempenho "Minerva" e "Hypatia" no AEI Potsdam e "Holodeck" no AEI Hannover contribuíram significativamente para a análise do sinal.

p Testando a teoria de Einstein

p Cientistas do LIGO / Virgo também usaram GW190412 para procurar desvios dos sinais do que a teoria geral da relatividade de Einstein prevê. Mesmo que o sinal tenha propriedades diferentes de todos os outros encontrados até agora, os pesquisadores não conseguiram encontrar um desvio significativo das previsões relativísticas gerais.

p Uma rede internacional aprimorada de detectores usando luz comprimida

p Esta descoberta é a segunda relatada da terceira corrida de observação (O3) da rede internacional de detectores de ondas gravitacionais. Os cientistas nos três grandes detectores fizeram várias atualizações tecnológicas nos instrumentos.

p "Durante O3, a luz comprimida foi usada para aumentar a sensibilidade do LIGO e do Virgo. Esta técnica de ajustar cuidadosamente as propriedades da mecânica quântica da luz do laser foi introduzida no detector Alemão-Britânico GEO600, "explica Karsten Danzmann, diretor do AEI Hannover e diretor do Instituto de Física Gravitacional da Leibniz University Hannover. "A AEI está liderando os esforços mundiais para maximizar o grau de compressão, que já melhorou a sensibilidade do detector GEO600 por um fator de dois. Nossos avanços nesta tecnologia irão beneficiar todos os futuros detectores de ondas gravitacionais. "

p Dois feitos, 54 na lista de tarefas

p A rede de detectores emitiu alertas para 56 possíveis eventos de ondas gravitacionais (candidatos) em O3 (1º de abril, 2019 a 27 de março, 2020 com uma interrupção para atualizações e comissionamento em outubro de 2019). Destes 56, um outro sinal confirmado, GW190425, já foi publicado. Os cientistas do LIGO e da Virgem estão examinando todos os 54 candidatos restantes e publicarão todos aqueles cujas análises de acompanhamento detalhadas confirmam sua origem astrofísica.

p A observação de GW190412 significa que sistemas semelhantes provavelmente não são tão raros como previsto por alguns modelos. Portanto, com observações adicionais de ondas gravitacionais e catálogos de eventos crescentes no futuro, mais sinais desse tipo são esperados. Cada um deles pode ajudar os astrônomos a entender melhor como os buracos negros e seus sistemas binários são formados, e lançar uma nova luz sobre a física fundamental do espaço-tempo.