Em 11 de fevereiro de 2016, os cientistas do Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO) fizeram história quando anunciaram a primeira detecção de ondas gravitacionais (GWs). Desde então, várias detecções ocorreram e colaborações científicas entre observatórios - como Advanced LIGO e Advanced Virgo - estão permitindo níveis sem precedentes de sensibilidade e compartilhamento de dados.
Anteriormente, sete desses eventos haviam sido confirmados, seis dos quais foram causados pela fusão de buracos negros binários (BBH) e um pela fusão de uma estrela binária de nêutrons. Mas no sábado, 1º de dezembro, uma equipe de cientistas LIGO Scientific Collaboration (LSC) e Virgo Collaboration apresentou novos resultados que indicaram a descoberta de mais quatro eventos de ondas gravitacionais. Isso eleva o número total de eventos GW detectados nos últimos três anos para onze.
A apresentação, intitulada "Propriedades da população de buracos negros binários inferidos das primeira e segunda execuções de observação do Advanced LIGO e Advanced Virgo", foi realizada durante o Workshop de Física e Astronomia de Ondas Gravitacionais de 2018 (GWPAW) - que ocorreu de 1º a 10 de dezembro 4º na Universidade de Maryland.
Hospedado pelo Joint Space-Science Institute (JSI), uma parceria entre a Universidade de Maryland e o Goddard Space Flight Center da NASA, este evento anual reúne cientistas e pesquisadores de todo o mundo para discutir questões atuais e futuras relacionadas à detecção e estudo de ondas gravitacionais.
No decorrer da apresentação, Michael Pürrer - um cientista sênior da divisão de Relatividade Astrofísica e Cosmológica da AEI Potsdam - apresentou os resultados do primeiro catálogo da GWPAW no sábado em nome da LIGO Scientific Collaboration e Virgo Collaboration. Estes incluíram os sete eventos detectados anteriormente e as quatro detecções recentes. Como ele afirmou durante a apresentação:
“Neste catálogo, apresentamos uma análise completa de todas as 11 detecções de ondas gravitacionais encontradas em O1 e O2. Contamos com modelos de ponta da forma de onda gravitacional emitida a partir desses eventos cataclísmicos para inferir as massas, rotações e deformabilidades das marés dos binários. Estou muito orgulhoso de ter feito parte desse esforço notável da LIGO Scientific Collaboration e Virgo Collaboration. ”
Os novos eventos, que foram todos resultado de fusões do BBH, são designados GW170729, GW170809, GW170818 e GW170823 com base nas datas em que foram detectados. Todos os quatro foram detectados durante a segunda execução de observação (O2) das colaborações LIGO e VIRGO, que durou de 30 de novembro de 2016 a 25 de agosto de 2017.
Alessandra Buonanno, diretora da divisão de Relatividade Astrofísica e Cosmológica da AEI-Potsdam e professora do College Park da Universidade de Maryland, foi uma das principais contribuintes dessas descobertas recentes. Como ela indicou em um comunicado de imprensa recente da AEI:
“Modelos de formas de onda de ponta, processamento avançado de dados e melhor calibração dos instrumentos nos permitiram inferir parâmetros astrofísicos de eventos anunciados anteriormente com mais precisão. Aguardo ansiosamente a próxima execução de observação na primavera de 2019, onde esperamos detectar mais de duas fusões de buracos negros por mês de dados coletados! ”
De acordo com os resultados da equipe, os BBHs observados abrangem uma ampla gama de massas componentes, de 7,6 a 50,6 massas solares. Eles também descobriram que em dois BBHs (GW151226 e GW170729), é muito provável que pelo menos um dos buracos negros esteja girando. Mas o mais importante de tudo, as novas detecções estabeleceram dois novos recordes no estudo de GWs.
Por exemplo, o evento conhecido como GW170818 foi localizado no céu com grande precisão no hemisfério celeste do norte pelos observatórios LIGO e Virgo. De fato, foi identificado com uma precisão de 39 graus quadrados (195 vezes o tamanho aparente da lua cheia), tornando-o o melhor BBH localizado até hoje.
Além disso, o evento conhecido como GW170729 foi a fonte de ondas gravitacionais mais massiva e distante observada até o momento. Além de envolver um par de buracos negros que tinha uma massa combinada mais de 50 vezes a do Sol, a fusão ocorreu 5 bilhões de anos atrás e liberou o equivalente a quase cinco massas solares na forma de radiação gravitacional.
Olhando para o futuro, a equipe espera fazer mais descobertas durante a terceira execução de observação (O3) do Advanced LIGO e Virgo, que está planejada para começar no início de 2019. Essa execução se beneficiará de mais atualizações de sensibilidade para LIGO e Virgo, bem como o inclusão do observatório Kamioka Gravitational Wave Detector (KAGRA) no Japão (possivelmente no final do O3).
Como Karsten Danzmann, diretor da divisão de Interferometria a Laser e Astronomia de Ondas Gravitacionais da AEI-Hannover, expressou:
“Estou feliz que muitas das tecnologias avançadas de detectores desenvolvidas em nosso detector GEO600 ajudaram a tornar o O2 tão sensível e que, no O3, outra tecnologia pioneira no GEO600, luz compactada, será empregada em LIGO e Virgo.”
Com essas atualizações e a adição da KAGRA, muitas dezenas de eventos GW resultantes da fusão de sistemas binários são esperados nos próximos anos. Esses últimos resultados também oferecem validação adicional dos instrumentos dos observatórios LIGO e Virgo, além da eficácia da colaboração internacional por trás deles.
E com a detecção de quatro eventos adicionais de GW, o número de estudos de caso que os cientistas podem extrair idéias aumentou quase 50%. Ao fazer isso, eles poderão aprender mais sobre a população de sistemas binários que causam eventos de GW, sem mencionar a taxa na qual esses tipos de fusões ocorrem.
Os resultados das pesquisas da equipe também foram apresentados em dois artigos que apareceram recentemente online. O primeiro artigo, “GWTC-1: Um Catálogo Transitório de Ondas Gravitacionais de Fusões Binárias Compactas Observadas pelo LIGO e Virgo durante a Primeira e a Segunda Execuções de Observação, apresenta um catálogo detalhado de todas as detecções de ondas gravitacionais.
O segundo artigo, “Propriedades da população de buracos negros binários inferidos da primeira e segunda execuções de observação do Advanced LIGO e Advanced Virgo”, descreve as características da população de buracos negros em fusão. O LIGO é financiado pela National Science Foundation (NSF) e operado pela Caltech e pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT).
