![\"\"](\"https:\/\/apod.nasa.gov\/apod\/image\/2306\/Gwb_Nanograv_3000_annotated.jpg\")
<\/a>Cr\u00e9dito: Colabora\u00e7\u00e3o NANOGrav; Aurore Simonet<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n
“Esta \u00e9 uma evid\u00eancia fundamental da exist\u00eancia de ondas gravitacionais a frequ\u00eancias muito baixas”, afirma o Dr. Stephen Taylor, da Universidade de Vanderbilt, que coliderou a investiga\u00e7\u00e3o e \u00e9 o atual presidente da colabora\u00e7\u00e3o. “Ap\u00f3s anos de trabalho, o NANOGrav est\u00e1 a abrir uma janela inteiramente nova sobre o Universo das ondas gravitacionais.”<\/p>\n\n\n\n
Ao contr\u00e1rio das fugazes ondas gravitacionais de alta frequ\u00eancia observadas por instrumentos terrestres como o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), este sinal cont\u00ednuo de baixa frequ\u00eancia s\u00f3 poderia ser percebido com um detetor muito maior do que a Terra. Para responder a esta necessidade, os astr\u00f3nomos transformaram o nosso sector da Via L\u00e1ctea numa enorme antena de ondas gravitacionais, recorrendo a estrelas ex\u00f3ticas chamadas pulsares. O esfor\u00e7o de 15 anos do NANOGrav recolheu dados de 68 pulsares para formar um tipo de detetor chamado PTA (pulsar timing array).<\/p>\n\n\n\n
Os pulsares s\u00e3o remanescentes ultradensos do n\u00facleo de uma estrela massiva ap\u00f3s a sua morte numa explos\u00e3o de supernova. Os pulsares giram rapidamente e “varrem” feixes de ondas de r\u00e1dio atrav\u00e9s do espa\u00e7o, de modo a parecerem “pulsar” quando vistos da Terra. Os objetos mais r\u00e1pidos, chamados pulsares de milissegundo, giram centenas de vezes por segundo. Os seus pulsos s\u00e3o muito est\u00e1veis, o que os torna \u00fateis como rel\u00f3gios c\u00f3smicos precisos.<\/p>\n\n\n\n
Ao longo de 15 anos de observa\u00e7\u00f5es com o Observat\u00f3rio de Arecibo, em Porto Rico, com o GBT (Green Bank Telescope), no estado norte-americano da Virg\u00ednia Ocidental e com o VLA (Very Large Array), no Novo M\u00e9xico, EUA, o NANOGrav veio a aumentar gradualmente o n\u00famero de pulsares que observa. “Os pulsares s\u00e3o fontes de r\u00e1dio muito t\u00e9nues, pelo que necessitamos de milhares de horas por ano, nos maiores telesc\u00f3pios do mundo, para realizar esta experi\u00eancia”, explica a Dra. Maura McLaughlin da Universidade da Virg\u00ednia Ocidental e codiretora do PFC do NANOGrav. “Estes resultados s\u00e3o poss\u00edveis gra\u00e7as ao compromisso cont\u00ednuo da NSF (National Science Foundation) com estes radiobservat\u00f3rios excecionalmente sens\u00edveis.”<\/p>\n\n\n\n
A teoria da relatividade geral de Einstein prev\u00ea com precis\u00e3o a forma como as ondas gravitacionais devem afetar os sinais dos pulsares. Ao esticar e comprimir o tecido do espa\u00e7o, as ondas gravitacionais afetam o tempo de cada pulso de uma forma pequena, mas previs\u00edvel, atrasando alguns e adiantando outros. Estes desvios est\u00e3o correlacionados para todos os pares de pulsares de uma forma que depende da dist\u00e2ncia a que as duas estrelas de neutr\u00f5es aparecem no c\u00e9u.<\/p>\n\n\n\n
“O grande n\u00famero de pulsares usados na an\u00e1lise do NANOGrav permitiu-nos ver o que pensamos serem os primeiros sinais do padr\u00e3o de correla\u00e7\u00e3o previsto pela relatividade geral”, diz o Dr. Xavier Siemens, da Universidade do Estado do Oregon, codiretor do PFC do NANOGrav.<\/p>\n\n\n\n
A observa\u00e7\u00e3o de tantos pulsares requer um enorme investimento em pessoas, infraestruturas e tempo. Em 2004, um pequeno grupo de astr\u00f3nomos levou a cabo o primeiro conjunto de observa\u00e7\u00f5es de pulsares que viria a constituir a base deste trabalho. Durante quase duas d\u00e9cadas, o grupo tem vindo a aumentar o n\u00famero de pessoas e a diversidade de conhecimentos necess\u00e1rios para efetuar esta complexa pesquisa por ondas gravitacionais. Ao longo do caminho, a colabora\u00e7\u00e3o NANOGrav tomou forma, utilizando os conhecimentos e compet\u00eancias combinados dos membros para expandir a recolha de dados e melhorar a an\u00e1lise.<\/p>\n\n\n\n
Inicialmente, a instrumenta\u00e7\u00e3o para os pulsares n\u00e3o era suficientemente precisa para atingir a sensibilidade necess\u00e1ria para esta experi\u00eancia. A equipa trabalhou para desenvolver a instrumenta\u00e7\u00e3o de pr\u00f3xima gera\u00e7\u00e3o para os telesc\u00f3pios de Arecibo e Green Bank. A equipa procurou pulsares conhecidos para encontrar os que eram suficientemente precisos para permitir a procura de ondas gravitacionais de baixa frequ\u00eancia e adicionou-os ao conjunto PTA. Paralelamente, houve avan\u00e7os na teoria e descobertas em t\u00e9cnicas de an\u00e1lise de dados que est\u00e3o ajustadas e otimizadas para arquiteturas modernas de computa\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n
Ao longo do caminho, o NANOGrav encontrou muitas utiliza\u00e7\u00f5es para os seus valiosos dados PTA, abordando uma vasta gama de intrigantes enigmas astrof\u00edsicos. Os dados e as metodologias do NANOGrav est\u00e3o descritos em artigos cient\u00edficos complementares. “Esta \u00e9 a primeira vez que divulgamos o software utilizado para produzir o nosso conjunto de dados juntamente com os pr\u00f3prios produtos dos dados”, explica o Dr. Joseph Swiggum do Lafayette College, que liderou o estudo PTA. “Todas as ferramentas necess\u00e1rias para reproduzir os nossos resultados s\u00e3o agora p\u00fablicas, facilitando o envolvimento de outros cientistas. Isto ir\u00e1 promover melhorias no c\u00f3digo, aumentar as nossas intera\u00e7\u00f5es com a comunidade e proporcionar oportunidades educativas para os estudantes”.<\/p>\n\n\n\n
Em 2020, com pouco mais de doze anos de dados, os cientistas do NANOGrav come\u00e7aram a ver ind\u00edcios de um sinal, um “zumbido” extra que era comum ao comportamento temporal de todos os pulsares na matriz e que a cuidadosa considera\u00e7\u00e3o de poss\u00edveis explica\u00e7\u00f5es alternativas n\u00e3o conseguiu eliminar. A colabora\u00e7\u00e3o sentiu-se confiante de que este sinal era real e que se tornava mais f\u00e1cil de detetar \u00e0 medida que mais observa\u00e7\u00f5es eram inclu\u00eddas. Mas era ainda demasiado t\u00e9nue para mostrar a assinatura de ondas gravitacionais prevista pela relatividade geral. Agora, os seus 15 anos de observa\u00e7\u00f5es de pulsares est\u00e3o a mostrar as primeiras evid\u00eancias da presen\u00e7a de ondas gravitacionais, com per\u00edodos de anos a d\u00e9cadas.<\/p>\n\n\n\n
A Dra. Sarah Vigeland, da Universidade de Wisconsin-Milwaukee, que, juntamente com Taylor, est\u00e1 a liderar os esfor\u00e7os do NANOGrav para determinar a origem do sinal, afirma: “Agora que temos evid\u00eancias da exist\u00eancia de ondas gravitacionais, o pr\u00f3ximo passo \u00e9 utilizar as nossas observa\u00e7\u00f5es para estudar as fontes que produzem este zumbido. Uma possibilidade \u00e9 que o sinal provenha de pares de buracos negros supermassivos, com massas milh\u00f5es ou milhares de milh\u00f5es de vezes superiores \u00e0 do nosso Sol. \u00c0 medida que estes gigantescos buracos negros se orbitam, produzem ondas gravitacionais de baixa frequ\u00eancia”.<\/p>\n\n\n\n
Pensa-se que os buracos negros supermassivos residem nos centros das maiores gal\u00e1xias do Universo. Quando duas gal\u00e1xias se fundem, os buracos negros de cada uma acabam por se afundar para o centro da gal\u00e1xia rec\u00e9m-combinada, orbitando-se mutuamente como um sistema bin\u00e1rio muito depois da fus\u00e3o inicial das gal\u00e1xias. Eventualmente, os dois buracos negros fundem-se. Entretanto, a sua lenta espiral estica e comprime o tecido do espa\u00e7o-tempo, gerando ondas gravitacionais que se propagam para longe da gal\u00e1xia de origem como ondula\u00e7\u00f5es num lago, acabando por chegar \u00e0 nossa.<\/p>\n\n\n