Ondas gravitacionais: detector gigante revela ‘ponto quente’ de atividade

Um novo estudo, publicado em três artigos no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (artigo 1, artigo 2, artigo 3), confirmou a existência de um fundo de ondas gravitacionais, vibrações constantes no tecido do espaço-tempo. Utilizando o maior detector de ondas gravitacionais já construído – uma rede de pulsares em rápida rotação distribuídos por toda a galáxia – pesquisadores detectaram um sinal mais intenso do que o esperado, sugerindo um universo mais ativo do que os modelos atuais preveem.

As ondas gravitacionais são ondulações no espaço-tempo, geradas pela colisão ou órbita de objetos extremamente densos e massivos, como buracos negros. Os buracos negros supermassivos, situados no centro da maioria das galáxias, são particularmente importantes nesse contexto. Sua massa, bilhões de vezes maior que a do nosso Sol, torna-os fontes potenciais de ondas gravitacionais de baixa frequência.

A detecção dessas ondas de baixa frequência exige um detector do tamanho de uma galáxia. O experimento MeerKAT Pulsar Timing Array, utilizando o radiotelescópio MeerKAT na África do Sul, monitorou 83 pulsares por cinco anos, medindo com precisão a chegada de seus pulsos de radiação. A variação minúscula na hora de chegada desses pulsos revela a influência das ondas gravitacionais que distorcem o espaço-tempo entre a Terra e os pulsares.

O estudo identificou um padrão consistente com um fundo de ondas gravitacionais, mais intenso do que previsto pelos modelos teóricos. Isso pode indicar uma população maior de buracos negros supermassivos orbitando uns aos outros do que se imaginava. Esta descoberta levanta novas questões, pois as teorias atuais sugerem uma quantidade menor desses objetos.

Além da detecção do sinal mais forte, a alta sensibilidade do MeerKAT permitiu a criação dos mapas mais detalhados já feitos do fundo de ondas gravitacionais. Esses mapas revelam um intrigante ‘ponto quente’ de atividade no hemisfério sul. Embora a origem deste ponto quente seja incerta, sua existência fortalece a hipótese de que o fundo de ondas gravitacionais seja gerado pela interação de buracos negros supermassivos. No entanto, a complexidade da construção de um detector de tamanho galáctico implica que mais investigações são necessárias para descartar a possibilidade de anomalias estatísticas.

A equipe está combinando seus dados com resultados de outras colaborações internacionais, no âmbito do International Pulsar Timing Array, para confirmar as descobertas. O estudo apresenta evidências convincentes sobre a natureza dinâmica do universo e a importância do estudo das ondas gravitacionais na compreensão da formação e evolução galáctica. A detecção de um fundo de ondas gravitacionais mais intenso que o esperado sugere a necessidade de revisão dos modelos atuais, abrindo caminho para novas descobertas em cosmologia.

Os pulsares, estrelas de nêutrons extremamente densas e com rotação rápida, agem como relógios cósmicos precisos, permitindo a detecção dessas minúsculas variações no espaço-tempo causadas pelas ondas gravitacionais. Sua utilização em conjunto com um radiotelescópio de alta precisão como o MeerKAT possibilitou a detecção e mapeamento deste fundo de ondas gravitacionais, contribuindo para uma compreensão mais completa da estrutura e evolução cósmica.