Ondas gravitacionais: Qual a importância de detector de buracos negros que ganhará 'upgrade' milionário

Os governos do Reino Unido e dos Estados Unidos investirão 25 milhões de libras (aproximadamente R$ 120 milhões) para dar um 'upgrade' nas máquinas que, em 2015, fizeram a primeira detecção de ondas gravitacionais da história.

A atualização dos aparelhos permitirá que eles detectem colisões de buracos negros quase duas vezes mais distantes.

Até 2024, eles devem ser capazes de observar em detalhes como nunca antes mais de três eventos cataclísmicos do tipo todos os dias.

Os detalhes foram anunciados em reunião da Associação Americana para o Avanço da Ciência, em Washington.

Parte da equipe à frente do projeto, a professora Sheila Rowan, da Universidade de Glasgow, disse que esse upgrade ajudará a entender mais sobre gravidade, buracos negros e estrelas de nêutrons.

"Temos aprendido bastante com as 10 colisões de buracos negros e de estrelas de nêutrons que já observamos", disse ela à BBC News. "Ainda estamos bem no começo do que [o aparelho] pode nos oferecer em várias áreas da ciência."

O que são ondas gravitacionais?

Ondas gravitacionais são ondas enviadas através do Universo quando a gravidade em um certo ponto no espaço muda repentinamente, motivada pela colisão de dois buracos negros, por exemplo. O processo é parecido com as ondulações causadas quando uma pedra é arremessada num lago, mas no caso das ondas gravitacionais, o espaço e tudo o que existe nele é o lago.

Como aquelas ondulações na água, tudo no caminho das ondas - as estrelas, os planetas, as casas e até as pessoas - fica ligeiramente maior e mais fino e depois menor e mais grosso, à medida que a agitação passa. Mas as distorções são ínfimas - muito menores que a largura de um átomo.

Einstein estimou a existência dessas ondas em 1916, mas teria dito que elas eram pequenas demais para serem detectadas. Ele se mostrou certo e errado 100 anos depois, quando uma equipe internacional de pesquisadores as identificou pela primeira vez usando um par de máquinas de 4 km de comprimento, chamado Advanced LIGO.

Como o Advanced LIGO funciona?

Extremamente bem, dizem os pesquisadores envolvidos. De fato, as máquinas detectaram ondas gravitacionais logo depois de serem ligadas.

A equipe do LIGO passou a detectar mais nove colisões de buracos negros e uma colisão de duas estrelas mortas, chamadas de estrelas de nêutrons, nos dois anos seguintes à descoberta inicial.

Isso sugere que vivemos em um universo violento, onde tais eventos cataclísmicos são a regra.

Os instrumentos em forma de L são essencialmente compostos por duas réguas altamente precisas a 90 graus umas das outras. Cada braço tem um raio laser que reflete em um espelho na outra extremidade. O tempo que leva para voltar é uma medida do comprimento de cada braço.

Quando as ondas gravitacionais chegam do espaço, a forma em L é esticada pela primeira vez e, então, tem uma ínfima parte amassada por uma fração de segundo, mas o suficiente para uma mudança a ser detectada.

Qual será a atualização?

A atualização será chamada de Advanced Ligo Plus, ou simplesmente A+.

Grande parte da melhoria será conduzida por uma equipe britânica que tem à frente pesquisadores do Instituto de Pesquisa Gravitacional da Universidade de Glasgow, com a especialização necessária para construir os instrumentos de alta precisão que irão medir as minúsculas distorções criadas pelas ondas gravitacionais.

Os pesquisadores vão aumentar a sensibilidade dos aparelhos de quatro maneiras.

Primeiro, eles terão espelhos melhores e mais reluzentes; segundo, os espelhos terão o revestimento aprimorado, o que reduz a oscilação de moléculas na superfície; terceiro, o sistema de suspensão no qual os espelhos são pendurados ficará ainda mais estável, e, por fim, a luz - que é conhecida como difusa no nível quântico - está sendo ajustada com a ajuda de uma equipe australiana. A ideia é aumentar sua precisão.

O que o A+ vai estudar?

Ao serem capazes de detectar mais colisões de buracos negros, os pesquisadores poderão aprender mais sobre eles, especialmente em suas bordas, onde as leis conhecidas da física começam a falhar.

Assim como um aumento na quantidade, os cientistas poderão observar colisões com uma resolução muito maior - em altíssima definição, em comparação com o que podem detectar atualmente. Mais difíceis de detectar são as colisões de estrelas de nêutrons.

Elas são fascinantes porque todo o gás em combustão que continham se comprimiu em si mesmo para formar um material super denso. Uma colher de chá do material pesa 10 milhões de toneladas.

Os físicos querem saber como é esse material.

Estima-se que as estrelas de nêutrons produzem ouro, platina e outros metais quando colidem.

Até agora, os aparelhos existentes detectaram somente uma. O A+ deve ser capaz de detectar 13 por mês.

E, talvez o mais intrigante, o A+ pode ser capaz de resolver um mistério sobre a velocidade em que o Universo está se expandindo.

O A + vai medir a expansão observando o comportamento das ondas gravitacionais.