O principal detector de ondas gravitacionais do mundo está de volta e melhor do que nunca. Depois de uma série de melhorias, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (em inglês: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory – LIGO), foi ligado. Físicos já estão entusiasmados com as colisões cósmicas que poderão ser medidas durante os próximos seis meses.

• Cientistas confirmam que ondas gravitacionais realmente existem
• Por que os cientistas estão tão ansiosos para encontrar ondas gravitacionais

Ondas gravitacionais são oscilações no espaço-tempo produzidas quando objetos pesados no universo – como estrelas de nêutrons, buracos negros – se colidem, liberando grandes quantidades de energia. Previstas pela teoria da relatividade geral de Einstein em 1916, as ondas gravitacionais não tinham sido confirmadas até fevereiro deste ano, quando físicos dos observatórios Hanford e Livingston anunciaram que tinham evidências de dois buracos negros se colidindo a 1.3 bilhões de anos luz.

Em junho, os mesmos pesquisadores confirmaram um segundo evento de ondas gravitacionais de outro par de buracos negros que se colidiram. Einstein estava certo e as ondas gravitacionais realmente existem.

As oscilações no espaço-tempo anunciadas neste ano foram detectadas durante a primeira vez que o Advanced LIGO funcionou, entre setembro de 2015 e fevereiro de 2016. (Uma outra versão do LIGO, operada no começo dos anos 2000, não conseguiu encontrar as ondas gravitacionais.) O plano é continuar melhorando o Advanced LIGO, que usa um feixe de laser para medir flutuações minúsculas na distância entre espelhos posicionados a quilômetros de distância, por meio de upgrades incrementais, seguido de ciclos de seis meses de observação.

O segundo desses ciclos começou na semana passada.

Peter Fritschel, diretor associado do LIGO no MIT, disse ao Gizmodo que o LIGO de Livingston conseguiu reduzir a quantidade de luz dispersada – uma fonte prejudicial de ruído – em seu detector, atingindo 25% mais sensibilidade. Isso significa que o LIGO de Livingston teoricamente consegue “ver” ondas gravitacionais num volume de espaço 75% maior do que antes, ou chegar a uma distância de 660 milhões de anos-luz. O LIGO é mais sensível especialmente em frequências muito baixas (20 a 200 Hz) onde as colisões de buracos negros costumam acontecer.

Entretanto, no detector de Hanford, os engenheiros conseguiram dobrar a quantidade de energia que o interferômetro de laser consegue emitir, de 100 para 200 kilowatts.

Na prática, é a combinação das habilidades dos instrumentos de Hanford e Livingston que importam para a detecção de ondas gravitacionais, o que torna difícil prever exatamente o quão boa será a performance do Advanced LIGO. Mas é possível dizer que os físicos esperam medir mais colisões entre buracos negros nos próximos meses. “Se nós detectamos 3 colisões no primeiro ciclo, nós devemos conseguir medir algo como 10 colisões nos próximos seis meses”, disse Ilias Cholis da Johns Hopkins University em Baltimore ao New Scientist.

Nos próximos ciclos, a equipe do Advanced LIGO espera começar a identificar ondas gravitacionais a partir de outras fontes. “Um par de estrela de nêutrons seria ótimo”, disse Fritschel. “Acho que é um grande objetivo”.

Fritschel disse que em muito breve, um interferômetro europeu chamado VIRGO começará a funcionar numa sensibilidade comparável a do Advanced LIGO. Com outros instrumentos de olho no céu, será mais fácil para os cientistas apontarem de onde as ondas gravitacionais estão vindo. “Com dois detectores você meio que pode acenar sua mão para o céu e dizer, está vindo de algum lugar dali”, disse Fritschel. “Com o VIRGO faremos um trabalho melhor”.

ligo-ondasLocalizações aproximadas de dois eventos de ondas gravitacionais detectadas até agora pelo LIGO. Imagem: LIGO/Axel Mellinger.

No futuro, ondas gravitacionais podem ajudar físicos a construir um mapa de distribuição de buracos negros, que, como o próprio nome indica, são difíceis de identificar usando telescópios que dependem apenas da luz. Estrelas de nêutrons, por sua vez, são fábricas de elementos pesados, e estudar suas colisões pode ajudar a entender como os metais raros estão distribuídos pela galáxia.

As ondas gravitacionais também podem abrir portas para fenômenos exóticos que não imaginamos. “400 anos atrás, Galileo virou um telescópio pro céu e abriu uma janela para a astronomia moderna”, disse David Reitz da Caltech ao Gizmodo neste ano. “Eu acho que estamos fazendo algo similar. Acho que estamos abrindo uma janela no universo.”

Imagem do topo: O Advanced LIGO localizado em Livingston, Louisiana. Créditos: Caltech/MIT/LIGO Lab.