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Descobertos três novos modos de detectar ondas gravitacionais

Com informações da APS - 17/05/2019

Descobertos três novos modos de detectar ondas gravitacionais
A fusão de estrelas de nêutrons e de buracos negros gera ondas gravitacionais que podem ser detectadas Universo afora.
[Imagem: Karan Jani/Georgia Tech]

Como detectar ondas gravitacionais

As ondas gravitacionais podem ser detectadas por pelo menos outros três mecanismos, diferentes dos usados até agora pelos laboratórios LIGO e Virgo, e que valeram o Nobel de Física de 2017.

As primeiras ondas gravitacionais foram detectadas em Setembro de 2015 e, apesar de terem sido lançadas dúvidas sobre a análise dos dados pelo consórcio LIGO-Virgo, o feito despertou o interesse em um assunto sobre o qual pouco se falava desde a previsão da existência do fenômeno, feita por Albert Einstein há mais de cem anos.

Esse interesse levou Éanna Flanagan e colegas da Universidade de Cornell, nos EUA, a revisar o arcabouço matemático usado para descrever os efeitos observáveis gerados pelas ondas gravitacionais, conhecidos como "efeitos persistentes".

O trabalho resultou, mais do que em um aprimoramento da base matemática, na previsão de três novas assinaturas das ondas gravitacionais, fenômenos de vida longa que poderão ser observados com instrumentos adequados.

Efeitos observáveis persistentes

A estrutura desenvolvida pela equipe conecta efeitos concebivelmente mensuráveis à curvatura do espaço-tempo causada por colisões de buracos negros.

Embora as colisões por si mesmas sejam fenômenos transitórios, as ondas gravitacionais distorcem a forma do espaço-tempo, alterando as posições relativas, velocidades, acelerações e trajetórias de objetos físicos em seus caminhos.

Esses objetos não retornam às suas configurações originais depois que as ondas passam, criando um efeito "persistente" que pode potencialmente ser medido.

A nova estrutura matemática explica os observáveis persistentes já conhecidos - basicamente a mudança nas posições relativas dos espelhos do LIGO-Virgo - e também prevê três novos observáveis.

Os novos efeitos são: Mudanças nas medições de tempo por relógios atômicos em diferentes locais, mudanças na taxa de rotação de uma partícula giratória e um terceiro efeito que codifica os demais observáveis persistentes (deslocamento, velocidade, tempo e rotação) em um único vetor, o que os pesquisadores chamaram de "holonomia generalizada".

O pequeno número de colisões de buracos negros detectados até agora pelos observatórios LIGO e Virgo é insuficiente para fornecer os dados cumulativos necessários para detectar os novos observáveis persistentes, mas a taxa de detecção deverá aumentar com o aprimoramento dos sensores.

Além disso, a detecção dos três observáveis recém-identificados exigirá a construção de novos tipos de sensores e, possivelmente, de novos observatórios.

Bibliografia:

Artigo: Persistent gravitational wave observables: General framework
Autores: Éanna É. Flanagan, Alexander M. Grant, Abraham I. Harte, David A. Nichols
Revista: Physical Review D
Vol.: 99, 084044
DOI: 10.1103/PhysRevD.99.084044






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