A primeira detecção de ondas gravitacionais valida Einstein de uma maneira totalmente nova!
Crédito da imagem: captura de tela da conferência de imprensa do LIGO anunciando a descoberta das ondas gravitacionais.
O que o primeiro sinal do LIGO realmente significa.
Senhoras e senhores, detectamos ondas gravitacionais. – David Reitze
Esta manhã, o investigador principal do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO), David Reitze, fez o grande anúncio: Senhoras e senhores, detectamos ondas gravitacionais. A cerca de 1,3 bilhão de anos-luz de distância, dois buracos negros de aproximadamente 30 vezes a massa do Sol cada se fundiram, espiralando um no outro e se tornando um buraco negro ainda mais massivo de aproximadamente 60 massas solares. Esses buracos negros e sua fusão envolveram alguns campos gravitacionais incrivelmente fortes e envolveram grandes massas se movendo muito rapidamente através desses campos fortes, criando ondulações no próprio tecido do espaço. Depois de uma viagem pelo espaço na velocidade da luz, essas ondulações finalmente chegaram aos nossos detectores, ocupando apenas uma pequena fração de segundo. No entanto, conseguimos detectá-los, graças à colaboração do LIGO, e ambos os detectores (em Washington e Louisiana) viram o mesmo sinal: um que correspondia precisamente às simulações.
Crédito da imagem: Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger B. P. Abbott et al., (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Physical Review Letters 116, 061102 (2016).
Para os 20 milissegundos que vimos um sinal, havia mais energia em ondas gravitacionais do que foi apagado por todas as estrelas brilhando sobre aquele tempo no todo o universo visível . Se olharmos para as massas dos buracos negros de antes de eles se fundiram e da massa final após a fusão, descobrimos que eles não combinam. O que aconteceu?
Crédito da imagem: Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger B. P. Abbott et al., (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Physical Review Letters 116, 061102 (2016).
O equivalente a três massas solares - três vezes a massa do Sol ou um milhão vezes a massa da Terra — foram convertidos em energia pura via E = mc^2 de Einstein. Mas ao contrário da luz das estrelas, isso não foi convertido em eletromagnético radiação, mas sim radiação gravitacional , e esta é a primeira vez que vimos um. A forma como a encontramos foi absolutamente fantástica. Veja, a teoria de Einstein prevê que essa radiação gravitacional espiral para fora em um padrão previsível, criando um tipo especial de onda oscilante que enviará essas ondulações pelo espaço.
Crédito da imagem: R. Hurt — Caltech/JPL.
À medida que essas ondulações passam por qualquer objeto, incluindo a Terra , eles fazem com que esses objetos sejam compactados e expandidos, primeiro em uma direção e depois na outra. A Terra oscilará devido a essas ondas, assim como todos os tipos de matéria, radiação e qualquer outra coisa que exista no tecido do espaço.
Ao construir dois lasers perpendiculares em dois locais diferentes no duas orientações diferentes , você pode medir pequenas, pequenas mudanças no comprimento do caminho nessas direções perpendiculares. Esta foi a fabulosa configuração do LIGO e como ele foi posicionado de forma única para medir como essas ondulações atravessam o espaço e qual é a história que elas nos contam sobre o Universo e o que ele está fazendo.
Crédito da imagem: Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger B. P. Abbott et al., (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Physical Review Letters 116, 061102 (2016).
Uma tremenda quantidade de modelagem teórica foi necessária para entender isso. A Relatividade Geral é extremamente difícil de calcular, e técnicas numéricas incrivelmente avançadas precisavam ser desenvolvidas para calcular o que poderíamos ver. Um dos modelos que foi calculado tremendamente bem - porque o LIGO seria sensível a ele e o LIGO também esperaria 2-4 deles por ano - era para dois buracos negros de massa comparável, em órbita estreita um ao redor do outro, em espiral. os modelos esperados.
Crédito da imagem: Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger B. P. Abbott et al., (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Physical Review Letters 116, 061102 (2016).
Como eles fizeram? Honestamente, eles fizeram perfeitamente .
Crédito da imagem: Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger B. P. Abbott et al., (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Physical Review Letters 116, 061102 (2016).
E o que vimos, pela primeira vez, não é apenas uma das maiores previsões da Relatividade Geral de Einstein, embora fez basta verificar isso. E não é apenas que demos nosso primeiro passo no mundo da astronomia de ondas gravitacionais, embora o LIGO, sem dúvida, comece a ver mais desses sinais nos próximos anos; isso é tão empolgante para a astronomia quanto a invenção do telescópio por Galileu, pois estamos vendo o Universo de uma nova maneira pela primeira vez. Mas a maior notícia de todas é que acabamos de detectar dois buracos negros em fusão pela primeira vez, testamos sua física, encontramos uma tremenda concordância com Einstein e vimos evidências de que isso acontece a mais de um bilhão de anos-luz de distância em todo o Universo.
Crédito da imagem: captura de tela da conferência de imprensa da colaboração LIGO.
Onde há um, é muito provável que haja mais de um. Este é um grande passo em frente, mas é apenas o primeiro grande passo. O Universo está se abrindo para a humanidade de uma maneira totalmente nova, e estamos testando pela primeira vez o mais extremo regimes gravitacionais que existem em todo o espaço. É um momento incrível para a ciência e um momento incrível para todos nós estarmos vivos!
Esta postagem apareceu pela primeira vez na Forbes . Deixe seus comentários em nosso fórum , confira nosso primeiro livro: Além da Galáxia , e apoie nossa campanha no Patreon !
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