Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert
A propagação de ondas gravitacionais através da matéria poderia revelar as ondulações no espaço-tempo geradas pelo Big Bang.
Dois físicos de plasma usaram a propagação de ondas eletromagnéticas através do plasma como um análogo para ondas gravitacionais, elaborando um conjunto de equações que descrevem o que procurar quando as ondas gravitacionais viajam através de estrelas e gás nas profundezas do espaço.
Esses sinais podem revelar as ondas gravitacionais indescritíveis que viajam pelo espaço além de nossa limitada capacidade de detectá-las – as ondas gigantes de baixa frequência geradas pela colisão de buracos negros supermassivos, o zumbido menor gerado por sistemas binários de anãs brancas em órbita e o zunido colossal da expansão do Universo, apenas frações de segundo 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 o físico Deepen Garg, da Universidade de Princeton, EUA.
As ondas gravitacionais que ondularam a partir de uma colisão entre dois buracos negros de massa estelar foram detectadas pela primeira vez por humanos em 2015, a uma distância de 1,4 bilhão de anos-luz. Previsto pela primeira vez por Einstein, as ondas gravitacionais são como ondulações em um lago: o próprio espaço-tempo se estende e se contrai devido à perturbação gravitacional causada por um evento massivo.
O instrumento que detectou essas ondas, portanto, não foi um telescópio, mas um conjunto de precisão de lasers e espelhos que reage à curvatura do espaço-tempo, produzindo um padrão que os cientistas podem decifrar para determinar as características da fonte das ondas gravitacionais. Mas a tecnologia é limitada: atualmente, só conseguimos detectar ondas gravitacionais no regime de colisão de buracos negros de massa estelar e estrelas de nêutrons.
Existem inúmeras outras fontes de ondas gravitacionais, mas atualmente elas estão fora de alcance (por sorte, não por muito tempo). Mas Garg e seu colega, o físico Ilya Dodin, do Laboratório de Física de Plasma de Princeton, perceberam no decorrer de sua pesquisa de fusão de plasma que poderia haver outra maneira de ver essas ondas atualmente ocultas.
A fusão de plasma pode um dia ser uma fonte alternativa e limpa de energia para abastecer o mundo, mas ainda há um longo caminho a percorrer. Uma coisa que os cientistas precisam é de um modelo detalhado que descreva a maneira como as ondas eletromagnéticas viajam pelo plasma. E acontece que deve ser extremamente semelhante à forma como as ondas gravitacionais se movem através da matéria.
“Basicamente, colocamos máquinas de ondas de plasma para trabalhar como um análogo relacionado às ondas gravitacionais”, explicou Garg.
Segundo o trabalho da dupla, a propagação das ondas gravitacionais através da matéria deveria produzir um sinal detectável – mudanças, por exemplo, na luz produzida pelas estrelas, ou vastas nuvens de gás nos espaços entre as estrelas.
Isso pode não apenas revelar ondas gravitacionais que atualmente estão além de nossas capacidades de detecção, mas também fornecer aos cientistas uma nova ferramenta para estudar as estrelas. Por exemplo, as características do sinal de luz gerado pelas ondas gravitacionais nas estrelas podem mudar com base na estrutura interna e na densidade da estrela.
Como os segredos internos das estrelas são muito difíceis de ver, as ondas gravitacionais podem ser uma nova ferramenta poderosa no kit para este campo da astronomia. O trabalho da equipe também pode ser útil nos eventos de ondas gravitacionais que podemos detectar: as fusões de buracos negros de massa estelar e estrelas de nêutrons.
Em outras palavras, a dupla parece ter identificado o que pode se revelar uma nova forma multifuncional e indispensável de entender o cosmos. O próximo passo, disseram eles, será usá-lo para tentar analisar alguns dados reais.
“Achei que seria um projeto pequeno de seis meses para um aluno de pós-graduação que envolveria a solução de algo simples”, disse Dodin. “Mas quando começamos a nos aprofundar no assunto, percebemos que muito pouco era entendido sobre essa questão e poderíamos fazer um trabalho teórico básico aqui.”
A pesquisa foi publicada no Journal of Cosmology and Astroarticle Physics.
