Pesquisadores avançam na detecção de ondas gravitacionais para estudar colisões de estrelas de nêutrons e buracos negros
O gráfico mostra quanto tempo os pesquisadores levam para enviar um alerta, em média o tempo de alerta é inferior a 30 segundos. Crédito:Andrew Toivonen Pesquisadores da Faculdade de Ciência e Engenharia Twin Cities da Universidade de Minnesota co-lideraram um novo estudo realizado por uma equipe internacional que irá melhorar a detecção de ondas gravitacionais – ondulações no espaço e no tempo.
A pesquisa tem como objetivo enviar alertas a astrônomos e astrofísicos dentro de 30 segundos após a detecção, ajudando a melhorar a compreensão das estrelas de nêutrons e dos buracos negros e de como os elementos pesados, incluindo ouro e urânio, são produzidos.
O artigo, intitulado "Produtos de alerta de ondas gravitacionais de baixa latência e seu desempenho no momento da quarta execução de observação LIGO-Virgo-KAGRA", foi publicado recentemente no Proceedings of the National Academy of Sciences. .
As ondas gravitacionais interagem com o espaço-tempo comprimindo-o em uma direção enquanto o esticam na direção perpendicular. É por isso que os atuais detectores de ondas gravitacionais de última geração têm formato de L e medem os comprimentos relativos do laser usando interferometria, um método de medição que analisa os padrões de interferência produzidos pela combinação de duas fontes de luz.
A detecção de ondas gravitacionais requer a medição do comprimento do laser para medições precisas:equivalente a medir a distância até a estrela mais próxima, a cerca de quatro anos-luz de distância, até a largura de um fio de cabelo humano.
Esta pesquisa faz parte da Colaboração LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), uma rede de interferômetros de ondas gravitacionais em todo o mundo.
Na última campanha de simulação, foram utilizados dados de períodos de observação anteriores e foram adicionados sinais simulados de ondas gravitacionais para mostrar o desempenho das atualizações de software e equipamentos. O software pode detectar a forma dos sinais, rastrear como o sinal se comporta e estimar quais massas estão incluídas no evento, como estrelas de nêutrons ou buracos negros. As estrelas de nêutrons são as menores e mais densas estrelas conhecidas e são formadas quando estrelas massivas explodem em supernovas.
Assim que este software detecta um sinal de onda gravitacional, ele envia alertas aos assinantes, que geralmente incluem astrônomos ou astrofísicos, para comunicar onde o sinal estava localizado no céu. Com as atualizações neste período de observação, os cientistas conseguem enviar alertas com mais rapidez, menos de 30 segundos, após a detecção de uma onda gravitacional.
"Com este software, podemos detectar a onda gravitacional das colisões de estrelas de nêutrons que normalmente é muito fraca para ser vista, a menos que saibamos exatamente para onde olhar", disse Andrew Toivonen, Ph.D. estudante da Escola de Física e Astronomia Twin Cities da Universidade de Minnesota.
"Detectar primeiro as ondas gravitacionais ajudará a localizar a colisão e ajudará os astrônomos e astrofísicos a completar mais pesquisas."
Astrônomos e astrofísicos poderiam usar essas informações para entender como as estrelas de nêutrons se comportam, estudar as reações nucleares entre a colisão de estrelas de nêutrons e buracos negros e como os elementos pesados, incluindo ouro e urânio, são produzidos.
Esta é a quarta execução de observação usando o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro Laser (LIGO), e será observada até fevereiro de 2025. Entre os últimos três períodos de observação, os cientistas fizeram melhorias na detecção de sinais. Após o término dessa execução de observação, os pesquisadores continuarão analisando os dados e fazendo melhorias adicionais com o objetivo de enviar alertas ainda mais rápido.
O artigo multiinstitucional incluiu Michael Coughlin, professor assistente da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Minnesota, além de Toivonen.
