Ondas gravitacionais do início do universo podem ser detectadas com nova técnica
Um novo método de detecção de ondas gravitacionais poderia ajudar os astrônomos a estudar o interior das estrelas e o universo primitivo
Uma dupla de cientistas pode ter encontrado uma técnica capaz de detectar ondas gravitacionais sutis, ainda indetectáveis para os instrumentos atuais (como o LIGO e Virgo). A pesquisa demonstra que o método pode não apenas descobrir eventos no início do universo, como observar o interior das estrelas com detalhes imprescindíveis.
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O novo estudo usou a propagação de ondas eletromagnéticas através do plasma, comparando-a com as ondas gravitacionais, como se ambas fossem análogas. Então, os autores criaram um conjunto de equações para demonstrar o tipo de assinatura que os astrônomos devem procurar para encontrar ondas gravitacionais sutis.
A premissa da pesquisa é que as ondas eletromagnéticas atravessam o plasma de objetos como estrelas. Quando isso acontece, essas ondas são alteradas devido à interação com o material e adquirem uma assinatura específica.
De modo semelhante, as ondas gravitacionais podem ser alteradas ao atravessar o plasma presente nas estrelas. Esses sinais, se captados, podem revelar ondas gravitacionais até então indetectáveis geradas por eventos menos cataclísmicos que colisões entre buracos negros.
Ondas gravitacionais
Previstas pela Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein, as ondulações gravitacionais se formam quando objetos massivos do universo se chocam. Como analogia, podemos pensar das ondas de impacto que se propagam na atmosfera quando uma explosão poderosa acontece.
Atualmente, os detectores de ondas gravitacionais conseguem captar apenas os sinais de ondulações mais extremas — aquelas geradas pelas colisões envolvendo estrelas de nêutrons e buracos negros. Por serem os objetos mais densos do universo, o impacto entre eles fazem propagar ondas intensas por todo o universo.
Entretanto, os astrônomos têm grande interesse em outros tipos de ondas gravitacionais, como aquelas geradas por eventos envolvendo anãs brancas, estrelas gigantes e os primeiros objetos formados no universo primitivo, logo após o Big Bang.
"Não podemos ver o Universo primitivo diretamente, mas talvez possamos vê-lo indiretamente se observarmos como as ondas gravitacionais daquela época afetaram a matéria e a radiação que podemos observar hoje", disse Deepen Garg, da Universidade de Princeton, um dos autores do estudo.
Através do plasma
Garg e seu orientador Ilya Dodin são físicos de fusão de plasma que trabalham em técnicas para gerar energia de fusão nuclear — o mesmo tipo que alimenta as estrelas. Cientistas como eles calculam como as ondas eletromagnéticas se movem através do plasma, o gás super aquecido de elétrons e núcleos atômicos.
O que a dupla fez em seu mais recente estudo foi colocar "máquinas de ondas de plasma para trabalhar em um problema de onda gravitacional", disse Garg. Segundo eles, à medida que as ondas gravitacionais fluem através da matéria, elas "criam" luz cujas características dependem da densidade da matéria.
Isso permitirá descobrir com maior precisão as propriedades de objetos como estrelas muito distantes no universo e, talvez, objetos ainda mais misteriosos. Ao analisar essa luz, um cientista também poderia descobrir detalhes mais elusivos sobre a colisão de estrelas de nêutrons e buracos negros.
Entretanto, ainda será necessário muito trabalho para tornar tudo isso possível. Os cientistas planejam agora usar a técnica para analisar dados para "obter resultados significativos". O artigo foi publicano no Journal of Cosmology and Astroarticle Physics.
Fonte: Princeton Plasma Physics Laboratory
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