ONDAS GRAVITACIONAIS DA FUSÃO DE UM BURACO NEGRO BINÁRIO OBSERVADAS PELO LIGO E PELO VIRGO
29 de setembro de 2017
Imagem aérea do detetor Virgo.
Crédito: Colaboração Virgo
(clique na imagem para ver versão maior)
A Colaboração Científica LIGO e a colaboração Virgo anunciaram a primeira deteção conjunta de ondas gravitacionais com os detetores LIGO e Virgo. Esta é a quarta deteção anunciada de um sistema composto por dois buracos negros e o primeiro sinal de onda gravitacional significativa registado pelo detetor Virgo, e realça o potencial científico de uma rede de três detetores de ondas gravitacionais.
A observação dos três detetores foi feita no dia 14 de agosto de 2017 às 10:30:43 (UTC). Os dois detetores LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), localizados em Livingston, Louisiana e Hanford, Washington, ambos nos EUA, financiados pelo NSF (National Science Foundation), e o detetor Virgo, localizado perto de Pisa, Itália, detetaram um sinal transiente de onda gravitacional produzido pela coalescência de dois buracos negros de massa estelar.
Um artigo sobre o evento, conhecido como GW170814, foi aceite para publicação na revista Physical Review Letters.
As ondas gravitacionais detetadas - ondulações no espaço e no tempo - foram emitidas durante os momentos finais da fusão de dois buracos negros com massas de mais ou menos 31 e 25 vezes a massa do Sol, localizados a 1,8 mil milhões de anos-luz de distância. O buraco negro daí resultante tem aproximadamente 53 vezes a massa do nosso Sol, o que significa que cerca de 3 massas solares foram convertidas em energia de ondas gravitacionais durante a coalescência.
"Este é apenas o início das observações com a rede do Virgo e dos LIGO, trabalhando juntos," comenta David Shoemaker do MIT, porta-voz da Colaboração Científica LIGO. "Com a próxima campanha de observação, planeada para o outono de 2018, podemos esperar estas deteções semanalmente ou até com mais frequência."
"É maravilhoso ver um primeiro sinal de onda gravitacional com o nosso novo detetor Virgo, apenas duas semanas depois de começar oficialmente a obter dados," comenta Jo van den Brand da Universidade VU de Amesterdão, porta-voz da colaboração Virgo. "É uma grande recompensa após todo o trabalho realizado no projeto Advanced Virgo para atualizar o instrumento ao longo dos últimos seis anos."
"Há pouco mais de ano e meio, o NSF anunciou que o seu observatório de ondas gravitacionais tinha feito a primeira deteção de ondas gravitacionais resultantes da colisão de dois buracos negros numa galáxia a mil milhões de anos-luz de distância," comenta France Córdova, diretora do NSF. "Hoje, estamos satisfeitos por anunciar a primeira descoberta feita em parceria entre o Observatório Virgo e a Colaboração Virgo, a primeira vez que são detetadas ondas gravitacionais por estes observatórios localizados a milhares de quilómetros de distância. Este é um marco emocionante no crescente esforço científico internacional de desvendar os mistérios extraordinários do nosso Universo."
O Advanced LIGO é uma segunda geração de detetor de ondas gravitacionais que consiste de dois interferómetros idênticos em Hanford e Livingston, EUA, e usa interferometria laser de precisão para detetar ondas gravitacionais. Desde o início das observações em setembro de 2015, o Advanced Ligo realizou duas campanhas de observação. A segunda campanha de observação, "O2", teve lugar entre os dias 30 de novembro de 2016 e 25 de agosto de 2017.
O Advanced Virgo é o instrumento de segunda geração construído e operado pela colaboração Virgo para procurar ondas gravitacionais. Com o fim das observações do detetor original em outubro de 2011, começou a integração do detetor Advanced Virgo. Em abril deste ano o detetor avançado começou a trabalhar normalmente.
O detetor Virgo juntou-se à campanha O2 no dia 1 de agosto de 2017 as 10:00 (UTC). A deteção em tempo real de dia 14 de agosto foi desencadeada com dados dos três instrumentos. O Virgo é, de momento, menos sensível que o LIGO, mas dois algoritmos de pesquisa independentes, baseados em toda a informação disponível dos três detetores, demonstrou também a evidência de um sinal nos dados do Virgo.
No geral, o volume do Universo que provavelmente contém a fonte encolheu por mais de um fator de 20 quando passando de uma rede composta por dois detetores para uma rede de três detetores. A região do céu em que GW170814 está localizado tem um tamanho de apenas 60 graus quadrados, mais de 10 vezes mais pequena do que com os dados de apenas os dois interferómetros do LIGO; além disso, a precisão na qual a distância à fonte foi medida beneficia também com a adição do Virgo.
"Esta precisão aumentada permitirá que toda a comunidade astrofísica eventualmente faça descobertas ainda mais emocionantes, incluindo observações multi-mensageiro," comenta a professora Laura Cadonati, de Georgia Tech, vice-porta-voz do Ligo. "Uma área menor de busca permite observações de acompanhamento com telescópios e satélites à procura de eventos cósmicos capazes de produzir ondas gravitacionais e emissões de luz, como a colisão de estrelas de neutrões."
"À medida que aumentamos o número de observações na rede internacional de ondas gravitacionais, não só melhoramos a localização da fonte, mas também recuperamos informações melhoradas de polarização que fornecem melhores dados sobre a orientação dos objetos em órbita bem como permitem novos testes da teoria de Einstein," comenta Fred Raab, diretor associado do LIGO para as operações de observação.
As instalações eletromagnéticas parceiras do LIGO e VIRGO, espalhadas pelo mundo, não detetaram uma contrapartida do evento GW170814, semelhante às três observações anteriores pelo LIGO das fusões de buracos negros. Os buracos negros produzem ondas gravitacionais, mas não produzem luz.
"Com esta primeira deteção conjunta pelos detetores LIGO e Virgo, demos um passo em frente no cosmos das ondas gravitacionais," afirma David H. Reitze do Caltech, diretor executivo do Laboratório LIGO. "O Virgo traz com ele uma nova e poderosa capacidade para detetar e melhor localizar fontes de ondas gravitacionais, que sem dúvida levará a resultados excitantes e imprevistos no futuro."
Este gráfico mostra os dados de cada dos três observatórios. O gráfico mostra o SNR (Signal to Noise Ratio, ou Relação Sinal/Ruído), basicamente quão significante foi a deteção. O do meio mostra o "chilrear" ou mudança de frequência ao longo do tempo. O de baixo mostra a forma de onda.
Crédito: LIGO/Caltech/MIT/LSC
(clique na imagem para ver versão maior)
Figura que lista os buracos negros detetados.
Crédito: LIGO/Caltech/Sonoma State (Aurore Simonnet)
(clique na imagem para ver versão maior)
Áreas das fontes de ondas gravitacionais mapeadas pelo céu. Note quão mais pequena é a área para o evento GW170814 - indicando a mais alta precisão atingida na localização com os três detetores.
Crédito: LIGO/Caltech/MIT/Leo Singer (imagem da Via Láctea: Axel Mellinger)
(clique na imagem para ver versão maior)
