Novos métodos de detecção de ondas gravitacionais de frequência ultrabaixa podem ser combinados com outros, medições menos sensíveis para fornecer novas percepções sobre o desenvolvimento inicial do nosso universo, de acordo com pesquisadores da Universidade de Birmingham.

Ondas gravitacionais - ondulações na estrutura do espaço-tempo de Einstein - que cruzam o universo na velocidade da luz têm todos os tipos de comprimentos de onda, ou frequências. Os cientistas ainda não conseguiram detectar ondas gravitacionais em frequências "nanohertz" extremamente baixas, mas novas abordagens que estão sendo exploradas devem confirmar os primeiros sinais de baixa frequência em breve.

O método principal usa radiotelescópios para detectar ondas gravitacionais usando pulsares - exóticos, estrelas mortas, que enviam pulsos de ondas de rádio com extraordinária regularidade. Pesquisadores da colaboração NANOGrav, por exemplo, usar pulsares para cronometrar com precisão requintada os períodos de rotação de uma rede, ou matriz, de pulsares de milissegundos - a melhor aproximação dos astrônomos de uma rede de relógios perfeitos - espalhados por nossa galáxia. Eles podem ser usados ​​para medir as mudanças fracionárias causadas pelas ondas gravitacionais à medida que se espalham pelo universo.

A questão do que está produzindo esses sinais, Contudo, ainda não foi determinado. Cientistas do Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais da Universidade de Birmingham, argumentam que será extremamente difícil definir uma resposta usando apenas dados de matrizes de temporização de pulsar (PTAs).

Em vez de, em uma carta publicada hoje em Astronomia da Natureza, eles sugerem que combinar estes novos dados com observações feitas por outros projetos, como a missão Gaia da Agência Espacial Europeia, ajudará os diferentes sinais ainda remanescentes desde os primeiros períodos de nosso universo a serem desemaranhados e interpretados.

A principal teoria para ondas gravitacionais de frequência ultrabaixa é que elas são causadas por uma população de buracos negros supermassivos no centro de galáxias em fusão. À medida que as galáxias se fundem, seus buracos negros centrais se emparelham, formando binários e gerando ondas gravitacionais. Nesse caso, uma detecção de ondas gravitacionais por PTA ofereceria novas maneiras interessantes de estudar a astrofísica da montagem e do crescimento das galáxias.

Mas também existem outras possibilidades. Ondas gravitacionais nanohertz poderiam contar a história de nosso universo infantil, bem antes da formação de galáxias e buracos negros. Na verdade, foi sugerido que sinais de ondas gravitacionais de frequência extremamente baixa poderiam ser gerados logo após o big bang por outros processos; por exemplo, se o Universo passou pelo que os físicos chamam de transição de fase na temperatura correta.

Autor principal, Dr. Christopher Moore, disse:"As primeiras dicas provisórias de um sinal de onda gravitacional usando matrizes de temporização de pulsar podem ter sido vistas recentemente pelo NANOGrav e esperamos que os próximos anos sejam uma era de ouro para este tipo de ciência. A variedade de explicações para esses sinais é emocionante , mas também um labirinto. Precisamos de uma maneira de diferenciar as diferentes fontes possíveis umas das outras. Atualmente, isso é extremamente difícil de fazer apenas com os dados da matriz de temporização do pulsar. "

O co-autor, Professor Alberto Vecchio, disse:"Matrizes de temporização pulsar podem oferecer insights sem precedentes sobre processos cosmológicos antigos. O desenvolvimento de métodos sofisticados para interpretar esses insights significará que podemos realmente começar a entender como nosso universo foi formado e tomou forma."