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Novo mapa do universo usa ondas gravitacionais para revelar buracos negros ocultos e estrutura cósmica
Um estudo internacional liderado por astrônomos da Universidade de Tecnologia de Swinburne criou os mapas mais detalhados de ondas gravitacionais em todo o universo até hoje.
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Universidade de Tecnologia de Swinburne - 03/12/2024
Crédito: Carl Knox, OzGrav, Swinburne University of Technology e Observatório de Radioastronomia da África do Sul (SARAO)
Um estudo internacional liderado por astrônomos da Universidade de Tecnologia de Swinburne criou os mapas mais detalhados de ondas gravitacionais em todo o universo até hoje.
O estudo também produziu o maior detector de ondas gravitacionais em escala galáctica já feito e encontrou mais evidências de um "fundo" de ondas gravitacionais: ondulações invisíveis, porém incrivelmente rápidas, no espaço que podem ajudar a desvendar alguns dos principais mistérios do universo .
Os três estudos oferecem novos insights sobre os maiores buracos negros do universo, como eles moldaram o universo e a arquitetura cósmica que deixaram para trás.
O principal autor de dois dos artigos e pesquisador da OzGrav e Swinburne, Dr. Matt Miles, diz que a pesquisa abre novos caminhos para entender o universo em que vivemos.
"Estudar o fundo nos permite sintonizar os ecos de eventos cósmicos ao longo de bilhões de anos", explicou o Dr. Miles. "Ele revela como as galáxias, e o próprio universo, evoluíram ao longo do tempo."
Sinal de onda gravitacional sem precedentes
O estudo revelou mais evidências de sinais de ondas gravitacionais originados da fusão de buracos negros supermassivos, capturando um sinal mais forte do que experimentos globais semelhantes e em apenas um terço do tempo.
"O que estamos vendo sugere um universo muito mais dinâmico e ativo do que antecipamos", disse o Dr. Miles. "Sabemos que buracos negros supermassivos estão por aí se fundindo, mas agora estamos começando a perguntar: onde eles estão e quantos estão por aí?"
Mapas detalhados de ondas gravitacionais com pontos críticos inesperados
Usando o conjunto de temporização de pulsar, os pesquisadores construíram um mapa de ondas gravitacionais altamente detalhado, aprimorando métodos existentes. Este mapa revelou uma anomalia intrigante — um hotspot inesperado no sinal que sugere um possível viés direcional.
A principal autora de um dos estudos e pesquisadora da OzGrav e da Universidade Monash, Rowina Nathan, diz que o mapa fornece uma visão sem precedentes da estrutura do nosso universo.
"A presença de um ponto quente pode sugerir uma fonte distinta de ondas gravitacionais, como um par de buracos negros com bilhões de vezes a massa do nosso Sol", disse ela.
"Observar o layout e os padrões das ondas gravitacionais nos mostra como nosso universo existe hoje e contém sinais de tão longe quanto o Big Bang. Há mais trabalho a ser feito para determinar a significância do hotspot que encontramos, mas este é um passo empolgante para o nosso campo."
Usando o radiotelescópio MeerKAT na África do Sul, um dos instrumentos mais sensíveis e avançados do mundo, os pesquisadores construíram o MeerKAT Pulsar Timing Array, usando-o para observar pulsares e cronometrá-los com precisão de nanossegundos.
Pulsares — estrelas de nêutrons que giram rapidamente — servem como relógios naturais, e seus pulsos constantes permitem que cientistas detectem mudanças minúsculas causadas pela passagem de ondas gravitacionais. Este detector em escala galáctica forneceu uma oportunidade de mapear ondas gravitacionais no céu, revelando padrões e variações que desafiam suposições anteriores.
Nathan diz que muitas vezes se presume que o fundo da onda gravitacional será distribuído uniformemente pelo céu.
"No entanto, o detector de ondas gravitacionais de tamanho galáctico formado pelo conjunto de temporização de pulsares MeerKAT nos permitiu mapear a estrutura desse sinal com precisão sem precedentes, o que pode revelar informações sobre sua origem."
Essas medições abrem novas e excitantes questões sobre a formação de buracos negros massivos e a história inicial do universo. Observações contínuas com o conjunto MeerKAT refinarão esses mapas de ondas gravitacionais e podem revelar novos fenômenos cósmicos anteriormente ocultos.
A pesquisa também tem implicações amplas, oferecendo dados que podem ajudar os cientistas a entender melhor as origens e a evolução dos buracos negros supermassivos , a formação de estruturas de galáxias e, potencialmente, até mesmo os primeiros eventos na história do universo.
Kathrin Grunthal, pesquisadora do Instituto Max Planck de Radioastronomia e coautora de um dos estudos, diz que no futuro eles pretendem entender a origem do sinal da onda gravitacional que emerge dos conjuntos de dados.
"Ao procurar variações no sinal da onda gravitacional no céu, estamos procurando as impressões digitais dos processos astrofísicos que moldam nosso universo."
Mais informações: The MeerKAT Pulsar Timing Array: Mapas do céu de ondas gravitacionais com a divulgação de dados de 4,5 anos
O MeerKAT Pulsar Timing Array: A primeira busca por ondas gravitacionais com o radiotelescópio MeerKAT
O MeerKAT Pulsar Timing Array: a divulgação de dados de 4,5 anos e os sinais de ruído e estocásticos da população de pulsares de milissegundos
