MADRID 16 maio (EUROPA PRESS) -
Um estudo fundamental estabeleceu uma nova referência na modelagem dos eventos mais extremos do universo: as colisões de buracos negros e estrelas de nêutrons.
Essa conquista foi o resultado de uma extensa colaboração internacional de várias universidades européias e de métodos matemáticos e computacionais avançados.
Essa pesquisa, liderada pelo professor Jan Plefka, da Universidade Humboldt de Berlim, e pelo Dr. Gustav Mogull, da Universidade Queen Mary de Londres (Reino Unido), ex-integrantes da Universidade Humboldt e do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein), ambos na Alemanha, e realizada em colaboração com uma equipe internacional de físicos, proporciona uma precisão sem precedentes em cálculos cruciais para a compreensão das ondas gravitacionais, conforme publicado na 'Nature'.
Usando técnicas de última geração inspiradas na teoria quântica de campos, a equipe calculou a quinta ordem pós-Minkowskiana (5PM) para observáveis como ângulos de dispersão, energia irradiada e recuo. Um aspecto inovador do trabalho é o surgimento de períodos triplos de Calabi-Yau (estruturas geométricas baseadas na teoria das cordas e na geometria algébrica) na energia radiativa e no recuo. Essas estruturas, antes consideradas puramente matemáticas, agora são relevantes para a descrição de fenômenos astrofísicos do mundo real.
Com observatórios de ondas gravitacionais como o LIGO entrando em uma nova fase de sensibilidade e detectores de próxima geração como o LISA no horizonte, essa pesquisa atende à crescente demanda por modelos teóricos de extraordinária precisão.
Benjamin Sauer, candidato a PhD na Universidade Humboldt de Berlim, acrescenta em um comunicado: "O surgimento das geometrias de Calabi-Yau aprofunda nossa compreensão da interação entre a matemática e a física. Essas descobertas definirão o futuro da astronomia de ondas gravitacionais ao aprimorar os modelos que usamos para interpretar os dados observacionais.
Essa precisão é particularmente importante para a captura de sinais de sistemas com limites elípticos, em que as órbitas se assemelham mais a eventos de dispersão de alta velocidade, um domínio em que as suposições tradicionais sobre buracos negros de movimento lento não se aplicam mais.
As ondas gravitacionais, ondulações no espaço-tempo causadas pela aceleração de objetos maciços, revolucionaram a astrofísica desde sua primeira detecção em 2015. A capacidade de modelar com precisão essas ondas melhora nossa compreensão dos fenômenos cósmicos, incluindo o recuo dos buracos negros depois que eles se dispersam, um processo com implicações de longo alcance para a formação e a evolução das galáxias.
CONEXÃO COM A MECÂNICA QUÂNTICA
Talvez o mais fascinante seja o fato de que a descoberta das estruturas de Calabi-Yau nesse contexto conecta o domínio macroscópico da astrofísica com a matemática complexa da mecânica quântica. "Isso pode mudar radicalmente a maneira como os físicos abordam essas funções", acrescenta o Dr. Uhre Jakobsen, membro da equipe do Instituto Max Planck de Física Gravitacional e da Universidade Humboldt de Berlim. "Ao demonstrar sua relevância física, podemos nos concentrar em exemplos específicos que ilustram processos genuínos na natureza.
O projeto usou mais de 300.000 horas de computação de alto desempenho no Instituto Zuse, em Berlim, para resolver as equações que regem as interações dos buracos negros, demonstrando o papel indispensável da física computacional na ciência moderna. "A rápida disponibilidade desses recursos computacionais foi fundamental para o sucesso do projeto", acrescenta o estudante de doutorado Mathias Driesse, que liderou o trabalho computacional.
O professor Plefka enfatiza a natureza colaborativa do trabalho: "Essa descoberta destaca como os esforços interdisciplinares podem superar desafios que antes eram considerados intransponíveis. Da teoria matemática à computação prática, esta pesquisa exemplifica a sinergia necessária para ampliar os limites do conhecimento humano.
Essa descoberta não só faz avançar o campo da física das ondas gravitacionais, mas também preenche a lacuna entre a matemática abstrata e o universo observável, abrindo caminho para futuras descobertas. A colaboração está pronta para expandir seus esforços, explorando cálculos de ordem superior e usando os novos resultados em modelos futuros de formas de ondas gravitacionais. Além da física teórica, as ferramentas de computação usadas nesse estudo, como o KIRA, também têm aplicações em campos como a física de colisores.
Esta notícia foi traduzida por um tradutor automático