ARLA/CLUSTER: Com mais uma detecção de ondas gravitacionais pode estar encontrado o Prémio Nobel da Física 2017

[João Costa > CT1FBF]

*ONDAS GRAVITACIONAIS DA FUSÃO DE UM BURACO NEGRO BIN�RIO OBSERVADAS PELO
LIGO E PELO VIRGO*
<https://www.ligo.caltech.edu/system/avm_image_sqls/binaries/85/jpg_original/Virgo_aerial_view_01.jpg?1506540063>
Imagem aérea do detetor Virgo.
Crédito: Colaboração Virgo
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A Colaboração Científica LIGO e a colaboração Virgo anunciaram a primeira
deteção conjunta de ondas gravitacionais com os detetores LIGO e Virgo.
Esta é a quarta deteção anunciada de um sistema composto por dois buracos
negros e o primeiro sinal de onda gravitacional significativa registado
pelo detetor Virgo, e realça o potencial científico de uma rede de três
detetores de ondas gravitacionais.

A observação dos três detetores foi feita no dia 14 de agosto de 2017 à s
10:30:43 (UTC). Os dois detetores LIGO (Laser Interferometer
Gravitational-Wave Observatory), localizados em Livingston, Louisiana e
Hanford, Washington, ambos nos EUA, financiados pelo NSF (National Science
Foundation), e o detetor Virgo, localizado perto de Pisa, Itália, detetaram
um sinal transiente de onda gravitacional produzido pela coalescência de
dois buracos negros de massa estelar.

Um artigo sobre o evento, conhecido como GW170814, foi aceite para
publicação na revista Physical Review Letters.

As ondas gravitacionais detetadas - ondulações no espaço e no tempo - foram
emitidas durante os momentos finais da fusão de dois buracos negros com
massas de mais ou menos 31 e 25 vezes a massa do Sol, localizados a 1,8 mil
milhões de anos-luz de distância. O buraco negro daí resultante tem
aproximadamente 53 vezes a massa do nosso Sol, o que significa que cerca de
3 massas solares foram convertidas em energia de ondas gravitacionais
durante a coalescência.
<https://www.ligo.caltech.edu/system/avm_image_sqls/binaries/89/jpg_original/whitedata_strain_SNR_qscan_v11Vhigh.jpg?1506626321>
Este gráfico mostra os dados de cada dos três observatórios. O gráfico
mostra o SNR (Signal to Noise Ratio, ou Relação Sinal/Ruído), basicamente
quão significante foi a deteção. O do meio mostra o "chilrear" ou mudança
de frequência ao longo do tempo. O de baixo mostra a forma de onda.
Crédito: LIGO/Caltech/MIT/LSC
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"Este é apenas o início das observações com a rede do Virgo e dos LIGO,
trabalhando juntos," comenta David Shoemaker do MIT, porta-voz da
Colaboração Científica LIGO. "Com a próxima campanha de observação,
planeada para o outono de 2018, podemos esperar estas deteções semanalmente
ou até com mais frequência."

"É maravilhoso ver um primeiro sinal de onda gravitacional com o nosso novo
detetor Virgo, apenas duas semanas depois de começar oficialmente a obter
dados," comenta Jo van den Brand da Universidade VU de Amesterdão,
porta-voz da colaboração Virgo. "É uma grande recompensa após todo o
trabalho realizado no projeto Advanced Virgo para atualizar o instrumento
ao longo dos últimos seis anos."

"Há pouco mais de ano e meio, o NSF anunciou que o seu observatório de
ondas gravitacionais tinha feito a primeira deteção de ondas gravitacionais
resultantes da colisão de dois buracos negros numa galáxia a mil milhões de
anos-luz de distância," comenta France Córdova, diretora do NSF. "Hoje,
estamos satisfeitos por anunciar a primeira descoberta feita em parceria
entre o Observatório Virgo e a Colaboração Virgo, a primeira vez que são
detetadas ondas gravitacionais por estes observatórios localizados a
milhares de quilómetros de distância. Este é um marco emocionante no
crescente esforço científico internacional de desvendar os mistérios
extraordinários do nosso Universo."
<https://www.ligo.caltech.edu/system/avm_image_sqls/binaries/79/jpg_original/BHmassChartGW092017.jpg?1506480037>
Figura que lista os buracos negros detetados.
Crédito: LIGO/Caltech/Sonoma State (Aurore Simonnet)
(clique na imagem para ver versão maior)


O Advanced LIGO é uma segunda geração de detetor de ondas gravitacionais
que consiste de dois interferómetros idênticos em Hanford e Livingston,
EUA, e usa interferometria laser de precisão para detetar ondas
gravitacionais. Desde o início das observações em setembro de 2015, o
Advanced Ligo realizou duas campanhas de observação. A segunda campanha de
observação, "O2", teve lugar entre os dias 30 de novembro de 2016 e 25 de
agosto de 2017.

O Advanced Virgo é o instrumento de segunda geração construído e operado
pela colaboração Virgo para procurar ondas gravitacionais. Com o fim das
observações do detetor original em outubro de 2011, começou a integração do
detetor Advanced Virgo. Em abril deste ano o detetor avançado começou a
trabalhar normalmente.

O detetor Virgo juntou-se à campanha O2 no dia 1 de agosto de 2017 as 10:00
(UTC). A deteção em tempo real de dia 14 de agosto foi desencadeada com
dados dos três instrumentos. O Virgo é, de momento, menos sensível que o
LIGO, mas dois algoritmos de pesquisa independentes, baseados em toda a
informação disponível dos três detetores, demonstrou também a evidência de
um sinal nos dados do Virgo.

No geral, o volume do Universo que provavelmente contém a fonte encolheu
por mais de um fator de 20 quando passando de uma rede composta por dois
detetores para uma rede de três detetores. A região do céu em que GW170814
está localizado tem um tamanho de apenas 60 graus quadrados, mais de 10
vezes mais pequena do que com os dados de apenas os dois interferómetros do
LIGO; além disso, a precisão na qual a distância à fonte foi medida
beneficia também com a adição do Virgo.
<https://www.ligo.caltech.edu/system/avm_image_sqls/binaries/90/jpg_original/O1-O2-skymaps.jpg?1506626987>
�reas das fontes de ondas gravitacionais mapeadas pelo céu. Note quão mais
pequena é a área para o evento GW170814 - indicando a mais alta precisão
atingida na localização com os três detetores.
Crédito: LIGO/Caltech/MIT/Leo Singer (imagem da Via Láctea: Axel Mellinger)
(clique na imagem para ver versão maior)


"Esta precisão aumentada permitirá que toda a comunidade astrofísica
eventualmente faça descobertas ainda mais emocionantes, incluindo
observações multi-mensageiro," comenta a professora Laura Cadonati, de
Georgia Tech, vice-porta-voz do Ligo. "Uma área menor de busca permite
observações de acompanhamento com telescópios e satélites à procura de
eventos cósmicos capazes de produzir ondas gravitacionais e emissões de
luz, como a colisão de estrelas de neutrões."

"À medida que aumentamos o número de observações na rede internacional de
ondas gravitacionais, não só melhoramos a localização da fonte, mas também
recuperamos informações melhoradas de polarização que fornecem melhores
dados sobre a orientação dos objetos em órbita bem como permitem novos
testes da teoria de Einstein," comenta Fred Raab, diretor associado do LIGO
para as operações de observação.

As instalações eletromagnéticas parceiras do LIGO e VIRGO, espalhadas pelo
mundo, não detetaram uma contrapartida do evento GW170814, semelhante à s
três observações anteriores pelo LIGO das fusões de buracos negros. Os
buracos negros produzem ondas gravitacionais, mas não produzem luz.

"Com esta primeira deteção conjunta pelos detetores LIGO e Virgo, demos um
passo em frente no cosmos das ondas gravitacionais," afirma David H. Reitze
do Caltech, diretor executivo do Laboratório LIGO. "O Virgo traz com ele
uma nova e poderosa capacidade para detetar e melhor localizar fontes de
ondas gravitacionais, que sem dúvida levará a resultados excitantes e
imprevistos no futuro."

*Links:*

*Núcleo de Astronomia do CCVAlg:*
02/06/2017 - LIGO deteta ondas gravitacionais pela terceira vez
<http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2017/06/2_ligo_ondas_gravitacionais.htm>
07/03/2017 - Um novo olhar sobre a natureza da matéria escura
<http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2017/03/7_microlentes_buracos_negros_primordiais.htm>
17/06/2016 - LIGO deteta ondas gravitacionais pela segunda vez
<http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2016/06/17_ligo_ondas_gravitacionais.htm>
26/02/2016 - Buracos negros gémeos do LIGO podem ter nascido de uma única
estrela
<http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2016/02/26_buracos_negros_ligo.htm>
12/02/2016 - Detetadas ondas gravitacionais 100 anos após a previsão de
Einstein
<http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2016/02/12_ondas_gravitacionais.htm>

*Notícias relacionadas:*
LIGO Caltech (comunicado de imprensa)
<https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20170927>
Artigo científico (PDF) <https://dcc.ligo.org/LIGO-P170814/public/main>
Physical Review Letters
<https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.221101>
Stream do anúncio da descoberta (Universidade da Flórida via YouTube)
<https://www.youtube.com/watch?v=xR6d8V5oh0o>
Science
<http://www.sciencemag.org/news/2017/09/trio-detectors-homes-black-hole-sources-gravitational-waves>
Astronomy <http://www.astronomy.com/news/2017/09/gravitational-waves>
Sky & Telescope
<http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/fourth-gravitational-wave-event-detected/>
SPACE.com
<https://www.space.com/38288-gravitational-waves-detected-by-two-observatories.html>
Science alert
<https://www.sciencealert.com/new-ligo-virgo-gravitational-waves-neutron-stars-space-news-sept-2017>
Astronomy Now
<https://astronomynow.com/2017/09/27/gravitational-waves-from-a-binary-black-hole-merger-observed-by-ligo-and-virgo/>
Scientific American
<https://www.scientificamerican.com/article/european-detector-spots-its-first-gravitational-wave/>
New Scientist
<https://www.newscientist.com/article/2148784-latest-gravitational-wave-isnt-from-neutron-stars-after-all/>
COSMOS
<https://cosmosmagazine.com/physics/trio-of-gravitational-wave-detectors-homes-in-on-merging-black-holes>
PHYSORG
<https://phys.org/news/2017-09-ligo-virgo-observatories-black-hole.html>
Discover
<http://blogs.discovermagazine.com/d-brief/2017/09/27/gravitational-wave-virgo/>
ScienceNews
<https://www.sciencenews.org/article/ligo-virgo-track-gravitational-waves-black-hole-collision>
BBC News <http://www.bbc.com/news/world-australia-41420188>
ars technica
<https://arstechnica.com/science/2017/09/new-gravitational-wave-detector-almost-immediately-spots-black-hole-merger/>
engadget
<https://www.engadget.com/2017/09/27/scientists-record-fourth-set-gravitational-waves/>
The Verge
<https://www.theverge.com/2017/9/27/16368860/gravitational-waves-ligo-virgo-three-observatories-fourth-detection>
ZAP.aeiou
<http://observador.pt/2017/09/27/ligo-tem-novidades-para-nos-e-podem-ser-ondas-gravitacionais-vindas-de-estrelas-de-neutroes/>

*Ondas gravitacionais:*
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave>
Deteção do LIGO - Wikipedia
<https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave_detection>
Ondas gravitacionais: como distorcem o espaço - Universe Today
<http://www.universetoday.com/127255/gravitational-waves-101/>
Detetores: como funcionam - Universe Today
<http://www.universetoday.com/127286/gravitational-wave-detectors-how-they-work/>
As fontes de ondas gravitacionais - Universe Today
<http://www.universetoday.com/127329/gravitational-wave-sources/>
O que é uma onda gravitacional (YouTube)
<https://www.youtube.com/watch?v=4GbWfNHtHRg>

*LIGO:*
Página oficial <http://ligo.org/>
Caltech <https://www.ligo.caltech.edu/>
Advanced LIGO <https://www.advancedligo.mit.edu/>
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/LIGO>


*Virgo:*EGO <http://www.ego-gw.it/virgodescription/indice.html>
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/Virgo_interferometer>

Fonte: 2017 - Núcleo de Astronomia do Centro Ciência Viva do Algarve
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