A rede internacional de detetores de ondas gravitacionais operada pela Colaboração LVK (LIGO-Virgo-KAGRA) anunciou a publicação online de um catálogo atualizado de todos os eventos de ondas gravitacionais observados até à data, denominado GWTC-5.0 (Gravitational Wave Transient Catalog-5.0), tendo os artigos científicos correspondentes sido submetidos às revistas The Astrophysical Journal e The Astrophysical Journal Letters. Os dados analisados neste trabalho foram recolhidos pelos detetores gémeos do LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) da NSF (National Science Foundation) e pelo detetor Virgo operado pelo EGO (European Gravitational Observatory), tendo a análise sido realizada em conjunto com a Colaboração KAGRA, um consórcio internacional centrado no detetor de ondas gravitacionais Kamioka no Japão.
Este catálogo atualizado inclui os eventos de ondas gravitacionais mais recentes que ocorreram entre 10 de abril de 2024 e 28 de janeiro de 2025, durante uma parte da quarta campanha de observação (O4) conhecida como O4b. Durante este período, foram detetados 161 novos eventos de ondas gravitacionais, elevando o número total de eventos confirmados observados pela rede desde a primeira deteção em 2015 para uns impressionantes 390.
"Os quase 400 eventos de ondas gravitacionais acumulados no nosso catálogo conduziram-nos a uma nova era da astronomia estatística - em que esta coleção crescente de sinais detetados permite realizar estudos populacionais e testes da relatividade geral com uma precisão sem precedentes", afirmou Leo Tsukada, da Universidade de Nevada, em Las Vegas. "Fundamentalmente, a inclusão do Virgo na nossa rede de detetores foi transformadora: as suas medições independentes permitem-nos triangular fontes em todo o céu com uma precisão de alguns graus quadrados, transformando manchas difusas de incerteza em localizações precisas que podem ser utilizadas para motivar campanhas multimensageiras de acompanhamento. Isto estabelece uma base sólida para a próxima geração de observações, com uma rede expandida e global de detetores".
Com o lançamento do catálogo atualizado, só a quarta campanha de observação representa agora cerca de 75% de todos os eventos de ondas gravitacionais detetados desde a primeira observação em 2015 - um período de quase uma década. Este resultado impressionante demonstra o quão cruciais são as atualizações dos detetores para aumentar a sensibilidade, levando a um crescimento extraordinário no número de eventos detetados a cada campanha de observação sucessiva. De facto, a Colaboração LVK alterna períodos de recolha de dados (campanhas de observação) com fases dedicadas a atualizações e comissionamento dos detetores. É também por isso que o catálogo de eventos de ondas gravitacionais - incluindo dados validados e os parâmetros físicos das fontes - é atualizado e partilhado periodicamente com a comunidade científica em geral.
"Estamos agora a ver os impactos da astronomia de ondas gravitacionais em toda a comunidade científica", afirmou Jonah Kanner, cientista sénior do Laboratório LIGO no Caltech. "As nossas publicações de dados são citadas em mais de 200 artigos científicos por ano, e milhares de jovens e aspirantes a cientistas inscreveram-se nos nossos workshops anuais. Este conjunto de dados será um tesouro para os investigadores que estudam cosmologia, evolução estelar, teorias da gravidade e muitas outras questões em aberto na física e na astronomia".
Para além das novas perspetivas abertas por este número extraordinário de observações, o novo catálogo inclui também várias deteções que são, por si só, excecionais e estabelecem novos recordes nas observações da astronomia de ondas gravitacionais: a melhor localização no céu alguma vez alcançada para uma fonte de ondas gravitacionais, o sinal de ondas gravitacionais mais nítido alguma vez registado e evidências da existência de buracos negros de segunda geração.
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Dez anos de deteções de eventos de ondas gravitacionais.
Crédito: Ryan Nowicki/Karan Jani/LVK/NSF/Vanderbilt/emit |
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A melhor localização, alguma vez alcançada, no céu
Um sinal detetado pelos dois detetores LIGO nos Estados Unidos e pelo Virgo na Europa a 15 de junho de 2024 - e, por isso, denominado GW240615 - estabeleceu o recorde de localização no céu mais precisa entre todos os eventos de ondas gravitacionais observados até à data. A fonte foi identificada numa área de apenas 6 graus quadrados, uma porção relativamente pequena da esfera celeste. Este desempenho excecional foi alcançado graças à triangulação utilizando dados dos três detetores ativos na altura, incluindo o Virgo, que se juntou novamente à campanha de observação em abril de 2024, no início da O4b, contribuindo significativamente para as capacidades de localização de fontes da rede.
A localização das fontes no céu permite aos astrónomos procurar outros sinais astronómicos que possam estar associados ao evento de ondas gravitacionais. "Sabíamos que a contribuição do Virgo seria decisiva para melhorar a localização das fontes de ondas gravitacionais observadas", afirmou Marie Anne Bizouard, porta-voz da Colaboração Virgo e investigadora do CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) em Nice, "e estamos orgulhosos do trabalho excecional realizado pela equipa responsável pela colocação em funcionamento do detetor, que foi recompensado por este resultado recorde".
O evento de ondas gravitacionais observado com esta localização recorde foi a fusão de dois buracos negros, com massas de cerca de 26 e 30 massas solares, que colidiram violentamente a mais de 3 mil milhões de anos-luz da Terra.
As melhorias na capacidade da rede para localizar eventos, juntamente com o aumento da dimensão do conjunto de dados, permitiram também uma melhor estimativa da constante de Hubble, H0, cujo valor preciso é objeto de uma significativa tensão em curso na cosmologia.
"A constante de Hubble indica-nos a velocidade a que o Universo se está a expandir e qual a sua idade", afirmou Hsin-Yu Chen, da Universidade do Texas em Austin. "No entanto, os diferentes métodos de medição continuam a dar respostas contraditórias, criando a já conhecida 'tensão de Hubble' na cosmologia. Se esta discrepância persistir, poderá significar que a nossa compreensão atual do Universo está incompleta. Utilizando um novo conjunto de fontes de ondas gravitacionais, obtivemos uma medição independente da constante de Hubble com uma precisão cerca de 25% superior à dos resultados anteriores. Este avanço significativo destaca o poder crescente da astronomia de ondas gravitacionais e aproxima-nos da resolução de um dos maiores enigmas da cosmologia moderna".
O sinal de ondas gravitacionais mais nítido alguma vez registado
Detetar ondas gravitacionais não significa apenas captar um sinal, mas sim isolá-lo do ruído que perturba os detetores. Isto requer esforços intensos de mitigação do ruído e análises altamente sofisticadas de dados, razão pela qual a "intensidade" ou "nitidez" de um sinal é expressa através da relação sinal-ruído. O catálogo publicado inclui o sinal de ondas gravitacionais "mais nítido" de sempre, com uma relação sinal-ruído de 76,9. Este sinal, GW250114 (anunciado anteriormente durante as comemorações do 10.º aniversário da primeira deteção de ondas gravitacionais), chegou à Terra a 14 de janeiro de 2025 e foi gerado pela fusão de dois buracos negros com massas quase idênticas (32 e 34 vezes a massa do Sol, respetivamente), ocorrida a mais de mil milhões de anos-luz da Terra. A sua "nitidez" levou a alguns resultados científicos excecionais, que já foram publicados e anunciados pela colaboração LVK nos últimos meses, incluindo o teste mais preciso da relatividade geral alguma vez realizado e a confirmação do teorema da área dos buracos negros de Stephen Hawking.
Buracos negros de segunda geração
Outro resultado notável, incluído no novo catálogo agora publicado - embora já tivesse sido anunciado pela Colaboração LVK nos últimos meses - diz respeito a dois eventos muito especiais: GW241011 e GW241110. Estes sinais, detetados em outubro e novembro de 2024, com apenas um mês de intervalo, foram gerados por duas fusões de buracos negros, localizadas a aproximadamente 700 milhões e 2,4 mil milhões de anos-luz da Terra, respetivamente. Certas características destas fusões - em particular a rotação dos buracos negros (isto é, a orientação e a velocidade de rotação) - indicam que os objetos envolvidos poderiam ser buracos negros de "segunda geração", ou seja, buracos negros que são eles próprios o resultado de coalescências anteriores. Estes objetos provavelmente formaram-se em ambientes cósmicos muito densos e populosos, como enxames estelares, onde é mais provável que os buracos negros colidam e se fundam repetidamente. O número crescente de eventos observados também permitiu aos investigadores estudar e, cada vez mais, identificar claramente as propriedades de diferentes populações de buracos negros. Em particular, concluíram agora que estes buracos negros de segunda geração podem formar um subgrupo distinto que partilha certas propriedades características. Um dos artigos científicos complementares publicados juntamente com o catálogo explora esta e outras populações de buracos negros em detalhe.
Ainda há mais dados para analisar da quarta campanha de observação, estando a parte final prevista para ser divulgada publicamente em dezembro. A Colaboração LVK celebra esta importante atualização do catálogo de eventos de ondas gravitacionais observados, a equipa global que a tornou possível e as descobertas que ainda estão por vir.
"Temos uma equipa excecional de cientistas, engenheiros e pessoal de apoio que constrói, opera e melhora estes detetores incríveis, e que analisa os dados com grande cuidado para responder a questões científicas", afirmou Peter Shawhan, porta-voz adjunto da Colaboração Científica LIGO e professor de física na Universidade de Maryland. "Alguns mantêm os observatórios no seu máximo desempenho, enquanto muitos outros trabalham e estudam em universidades, faculdades e instituições de investigação próximas e distantes. É a equipa global e interligada de pessoas criativas e dedicadas que torna possível a ciência mais ambiciosa".
// LSC (comunicado de imprensa)
// EGO (comunicado de imprensa)
// Virgo (comunicado de imprensa)
// LIGO/Caltech (comunicado de imprensa)
// Instituto Max Planck (comunicado de imprensa)
// Universidade de Nevada em Las Vegas (comunicado de imprensa)
// Universidade de Glasgow (comunicado de imprensa)
// Universidade de Heidelberg (comunicado de imprensa)
Artigos científicos:
Artigo científico #1 (arXiv)
Artigo científico #2 (arXiv)
Artigo científico #3 (arXiv)
Artigos científicos complementares:
Artigo científico #1 (arXiv)
Artigo científico #2 (arXiv)
Artigo científico #3 (arXiv)
Quer saber mais?
GWTC-5.0 (Gravitational-Wave Transient Catalogue-5.0):
GWOSC
GW240615:
Dados de GW240615 (GWOSC)
GW250114:
Dados de GW250114 (GWOSC)
Wikipedia
GW241011 e GW241110:
Página da deteção (Colaboração Científica LIGO)
Sumário científico (Colaboração Científica LIGO)
Dados de GW241011 (GWOSC)
Dados de GW241110 (GWOSC)
Ondas gravitacionais:
GraceDB (Gravitational Wave Candidate Event Database)
Wikipedia
Astronomia de ondas gravitacionais - Wikipedia
Ondas gravitacionais: como distorcem o espaço - Universe Today
Detetores: como funcionam - Universe Today
As fontes de ondas gravitacionais - Universe Today
O que é uma onda gravitacional (YouTube)
LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory):
Página oficial
Caltech
Wikipedia
Virgo:
EGO
Wikipedia
KAGRA (Kamioka Gravitational Wave Detetor):
Página oficial
Wikipedia |
