Lentes gravitacionais poderiam detectar fusões de buracos negros com precisão sem precedentes
Exemplo de lente gravitacional. Crédito:Telescópio Hubble / NASA / ESA A astronomia de ondas gravitacionais tem sido um dos novos tipos de astronomia mais interessantes desde que o consórcio LIGO detectou oficialmente a primeira onda gravitacional (GW) em 2016. Os astrônomos estavam entusiasmados com o número de novas questões que poderiam ser respondidas usando esta técnica de detecção que tinha nunca foi considerado antes.
Mas muitas das nuances dos GWs que o LIGO e outros detectores encontraram nas 90 ondas gravitacionais candidatas que encontraram desde 2016 foram perdidas.
Os pesquisadores têm dificuldade em determinar de qual galáxia vem uma onda gravitacional. Mas agora, um novo artigo de investigadores holandeses apresenta uma estratégia e desenvolveu algumas simulações que podem ajudar a restringir a procura pelo local de nascimento dos GW. Para fazer isso, eles usam outra queridinha dos astrônomos em todos os lugares – lentes gravitacionais.
É importante ressaltar que acredita-se que os GWs sejam causados pela fusão de buracos negros. Esses eventos catastróficos distorcem literalmente o espaço-tempo a ponto de sua fusão causar ondulações na própria gravidade. No entanto, esses sinais são extraordinariamente fracos quando chegam até nós – e muitas vezes vêm de milhares de milhões de anos-luz de distância.
Detectores como o LIGO são explicitamente projetados para procurar esses sinais, mas ainda é difícil obter uma relação sinal-ruído forte. Portanto, eles também não são particularmente bons em detalhar de onde vem um determinado sinal GW. Eles geralmente podem dizer:“Veio daquele pedaço de céu ali”, mas como “aquele pedaço de céu” pode conter bilhões de galáxias, isso não ajuda muito a restringi-lo.
Mas os astrónomos perdem muito contexto relativamente ao que um GW pode dizer-lhes sobre a sua galáxia de origem se não souberem de que galáxia veio. É aí que entra a lente gravitacional.
As lentes gravitacionais são um fenômeno físico pelo qual o sinal (na maioria dos casos, luz) proveniente de um objeto muito distante é distorcido pela massa de um objeto que se encontra entre o objeto mais distante e nós aqui na Terra. Eles são responsáveis pela criação dos “Anéis de Einstein”, algumas das imagens astronômicas mais espetaculares.
Porém, a luz não é a única coisa que pode ser afetada pela massa – as ondas gravitacionais também podem. Portanto, é pelo menos possível que as próprias ondas gravitacionais possam ser deformadas pela massa de um objeto entre ela e a Terra. Se os astrônomos conseguirem detectar essa deformação, eles também poderão dizer de qual galáxia específica em uma área do céu vem o sinal GW.
Assim que os astrônomos conseguirem rastrear a galáxia precisa, criando uma onda gravitacional, o céu (não) será o limite. Eles podem restringir todos os tipos de características, não apenas da própria galáxia geradora de ondas, mas também da galáxia à sua frente, criando a lente. Mas como exatamente os astrônomos deveriam fazer esse trabalho?
Esse é o foco do novo artigo de Ewoud Wempe, Ph.D. estudante da Universidade de Groningen e seus coautores. O artigo, publicado no Avisos Mensais da Royal Astronomical Society , detalha várias simulações que tentam restringir a origem de uma onda gravitacional com lente. Em particular, eles usam uma técnica semelhante à triangulação que os telefones celulares usam para determinar onde exatamente estão em relação aos satélites GPS.
O uso desta técnica pode ser frutífero no futuro, já que os autores acreditam que existem até 215.000 potenciais candidatos com lentes GW que seriam detectáveis em conjuntos de dados da próxima geração de detectores GW. Enquanto estes ainda estão online, os mundos teórico e de modelagem continuam trabalhando arduamente tentando descobrir que tipo de dados seriam esperados para diferentes realidades físicas deste mais novo tipo de observação astronômica.
