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quinta-feira, 14 de janeiro de 2021

Sirenes Cósmicas: das Ondas Gravitacionais à Expansão do Universo

 

Figura: Representação artística de dois buracos negros que estão bem próximos de colidir. Créditos: Mark Myers, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav).

Colisões Cósmicas e as Ondas Gravitacionais

Uns dos eventos cósmicos mais espetaculares que podem estar ocorrendo neste exato momento são colisões de estrelas de nêutrons e de buracos negros! Mas peraí, que bichos são esses? Estrelas de nêutrons são as menores e mais densas estrelas conhecidas. Buracos negros são regiões no espaço-tempo onde o campo gravitacional é tão forte que nem mesmo a luz consegue passar. Tanto as estrelas de nêutrons quanto os buracos negros são resultado da “morte” de estrelas massivas, e diga-se de passagem, uma morte fabulosa dada por uma explosão de supernova. Buracos negros também podem ser produzidos de outras formas (confira este post para saber mais sobre esses boladões). Sem falar que eles levaram o Prêmio Nobel de Física deste ano.  

Agora que sabemos o que são esses bichos, imagine que de vez em quando, calha desses objetos estarem tão próximos uns dos outros que eles começam a interagir gravitacionalmente, com um atraindo ou outro, numa espécie de baile cósmico que vai terminar numa grande colisão e fusão destes objetos (veja figura acima). E não acaba por aí! Como resultado dessa colisão são emitidas as chamadas ondas gravitacionais, que nada mais são do que ondulações no próprio tecido do espaço-tempo (veja animação abaixo) e previstas pelo físico alemão Albert Einstein em 1916. Esse fenômeno é muito similar ao efeito que vemos ao jogar uma pedrinha num lago calmo e onde vemos as ondinhas se formando em sua superfície. 

Figura: Representação artística da colisão e fusão de dois buracos negros e a propagação das ondas gravitacionais geradas pelo evento. Créditos: LIGO/T. Pyle.

Da mesma forma que uma onda sonora, as ondas gravitacionais possuem uma frequência (altura: grave/agudo) e uma amplitude (volume: alto/baixo), e essas propriedades guardam a informação das massas dos objetos envolvidos na colisão e sua distância até nós. Como podemos prever exatamente a amplitude de tais ondas e nada muito doido acontece entre diferentes colisões, dizemos que as ondas gravitacionais são “sirenes-padrão”, que nos permitem determinar a distância em que aconteceu a colisão.       

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