A Europa aprovou a criação de um detector gigante de ondas gravitacionais no espaço

Na quinta-feira, o Comité de Programas Científicos da Agência Espacial Europeia deu luz verde aos preparativos para a produção de equipamentos para a criação de um observatório de ondas gravitacionais com interferómetro laser baseado no espaço do projecto LISA. A produção de três detectores começará em cerca de um ano. A instalação será lançada ao espaço muito mais tarde, mas será um avanço incrível no estudo do Universo.

Fonte da imagem: ESA

Até recentemente, as pessoas podiam estudar o espaço em todo o espectro da radiação eletromagnética, do rádio à óptica e terminando com os raios gama. Com o lançamento do observatório de ondas gravitacionais com interferômetro laser LIGO nos Estados Unidos em 2015, as pessoas agora têm a capacidade de detectar ondas gravitacionais. Graças a isso, o Universo apareceu para os cientistas sob uma nova luz, que não pode ser superestimada.

Por exemplo, juntamente com o LIGO, conseguimos detectar diretamente sinais de buracos negros – objetos invisíveis e, portanto, ainda hipotéticos. O projeto LISA no espaço permitirá detectar tais sinais numa gama muito mais ampla de fenómenos, mesmo aguardando a detecção de ondas gravitacionais “relíquias”.

Os observatórios de ondas gravitacionais na Terra – dois detectores LIGO nos Estados Unidos, um Virgo na Itália e um KAGRA no Japão – são limitados pelo seu alcance e exposição a vários tipos de interferência. Cada um dos braços dos interferômetros terrestres tem cerca de 3 km de comprimento. Graças aos espelhos, um raio laser percorre repetidamente cada um deles. Se uma onda gravitacional passa pelo detector, um dos corredores se estica ou se contrai no processo de distorcer a geometria do espaço-tempo. Em seguida, a viga neste corredor passa com atraso ou avanço da viga no corredor adjacente (os corredores são conectados pela letra “G”). No detector, um feixe se sobrepõe a outro e a diferença na mudança de fase informa sobre a escala do evento.

O comprimento relativamente curto dos corredores permite detectar apenas ondas gravitacionais de alta frequência. Primeiro, limita-nos à massa dos objetos – o LIGO e outros sensores apenas detetam ondas provenientes de fusões de objetos compactos, como estrelas de neutrões e pequenos buracos negros. Em segundo lugar, a frequência das ondas gravitacionais aumenta apenas antes da fusão de tais objetos, quando a gravidade os faz girar descontroladamente em torno de um centro de massa comum.

Para detectar ondas gravitacionais de baixa frequência, os sensores devem estar muito, muito distantes uns dos outros, então será possível monitorar a gravidade de objetos emparelhados um ano antes da fusão, bem como detectar a fusão de buracos negros supermassivos que não têm pressa e, portanto, emitem ondas gravitacionais na faixa de comprimento de onda longo.

De acordo com o projeto LISA, três espaçonaves serão lançadas ao espaço. Cada um deles será um interferômetro laser, construído com base em detectores já testados no projeto LIGO. Os detectores espaciais serão dispostos em um triângulo, em que cada um deles direcionará um feixe para os outros dois. O comprimento de cada braço será de 2,5 milhões de km. Este será um instrumento incrível em suas capacidades, que literalmente ainda não esteve nas mãos dos cientistas. Poderemos ver o Universo no espectro gravitacional, por assim dizer. Acima no vídeo, por exemplo, a NASA mostrou como isso pode acontecer usando o exemplo da Via Láctea, onde cada fonte de ondas gravitacionais está ligada a um determinado evento ou objeto. É quase como chegar ao fundo das coisas.

Mas isso não é tudo! Um grupo de cientistas europeus propôs transformar o projeto LISA em LISAmax com um simples movimento do pulso. Tecnicamente, nada nos impede de colocar detectores no espaço a uma distância diferente para aumentar a sua sensibilidade aos fenómenos gravitacionais. Portanto, os cientistas justificaram a possibilidade de espalhar os detectores por 295 milhões de quilômetros! É possível que até 2034, quando começar o lançamento dos detectores LISA ao espaço, tenhamos a oportunidade de tornar este projeto ainda mais revolucionário.