O detector de ondas gravitacionais LIGO iniciou um novo ciclo de observação após 3 anos de modernização

Um dispositivo único de seu tipo, o interferômetro a laser LIGO, iniciou seu quarto relógio científico. Ele realizará observações por um tempo recorde – um ano e meio, quase o dobro do ciclo de trabalho anterior. O LIGO foi construído para detectar ondas gravitacionais, que ele também descobriu, embora esses fenômenos tenham sido previstos por Einstein há mais de 100 anos. Agora haverá ainda mais eventos desse tipo.

Representação artística de ondas gravitacionais. Fonte da imagem: personal.soton.ac.uk

“A modernização possibilitou aumentar significativamente a sensibilidade do interferômetro. Ambas as melhorias de hardware foram feitas – um ressonador adicional de 300 m de comprimento foi construído, bem como melhorias de software. O ressonador reduzirá o nível de ruído do detector e o novo algoritmo ficará ainda melhor em encontrar um sinal útil em meio ao ruído.Juntas, as melhorias permitirão detectar ondas gravitacionais ainda mais fracas – seja da fusão de objetos de massa menor, seja localizadas ainda mais distantes de nós.

Deve-se dizer que o algoritmo de busca de um evento gravitacional é uma obra de arte em si. O programa precisa passar por milhões de combinações de interpretações teoricamente possíveis do sinal registrado para entender o que exatamente o detector detectou. Isso deve ser feito com rapidez suficiente para tentar encontrar a origem do evento no céu em tempo real. O observatório LIGO só pode indicar aproximadamente a área do céu de onde vieram as ondas gravitacionais e é muito grande – cerca de 400 luas cheias.

Juntamente com o LIGO, o complexo de telescópios BlackGEM no European Southern Observatory, no Chile, buscará fontes de eventos. Recentemente, três telescópios robóticos foram lançados para isso, e serão no total 15. Vincular observações de objetos na faixa visível e na faixa de rádio ao sinal gravitacional é a maior acrobacia da astronomia. Nos anos desde a descoberta das ondas gravitacionais, oito anos atrás, apenas um desses eventos foi registrado, embora até 100 fenômenos gravitacionais tenham sido registrados no total.

«Coletar informações de vários canais sobre um único evento – a astrofísica de várias mensagens – é como adicionar cor e som a um filme mudo em preto e branco e pode fornecer uma compreensão muito mais profunda dos fenômenos astrofísicos”, dizem os astrônomos.

A operação simultânea de vários laboratórios interferométricos pode melhorar a precisão da detecção da direção de um fenômeno gravitacional. Desde 2015, junto com dois detectores LIGO nos EUA, o observatório gravimétrico Virgo na Itália está em operação. Foi a colaboração LIGO-Virgo que foi a primeira a registrar ondas gravitacionais, pela qual o Prêmio Nobel foi concedido. Com o início do novo ciclo de observação, que começa oficialmente em 24 de maio, o observatório Kamioka Gravitational Wave Detector (KAGRA), no Japão, começará a trabalhar em conjunto com o LIGO e o Virgo, o que aumentará ainda mais a precisão do registro, embora o próprio detector japonês não é tão sensível.

Até 2030, o que é muito cedo para dizer, mas ainda assim, uma instalação gêmea do LIGO deve ser construída na Índia. Isso dará uma base ainda mais ampla para detectar a direção dos eventos gravitacionais.

O próprio detector LIGO é uma estrutura em forma de L com cada braço de cerca de 4 km. Um feixe de laser com múltiplas reflexões circula ao longo de cada um dos braços. Se uma onda gravitacional passa por um objeto, então, como deveria ser para um sinal que distorce o espaço-tempo, ela torna um braço mais curto e o outro mais longo. Como resultado, o pulso do laser em cada braço percorrerá uma distância diferente e os detectores registrarão isso. Pela diferença, será possível entender o que aconteceu e aproximadamente em que parte do céu. A aparência deste instrumento é semelhante a uma revolução na astronomia como a introdução de radiotelescópios. Agora temos algo para “sentir” o Universo, exceto pela ótica e pelo rádio. E já trouxe e ainda dará frutos.