Reid Wiseman/Nasa / Zuma Press / ContactoPhoto
MADRID, 13 maio (EUROPA PRESS) -
A rede de detectores LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) conta com uma nova ferramenta para melhorar a sensibilidade de seus instrumentos às ondas gravitacionais: a calibração astrofísica, que funciona de maneira semelhante ao autoajuste na produção musical. Esses novos dados estão reunidos em um artigo aceito na revista 'Physical Review Letters'.
Quando uma onda gravitacional atravessa a Terra, os detectores LIGO, Virgo e KAGRA estão preparados para detectá-la, mas sua sensibilidade depende de muitos fatores e é possível que algum deles não esteja funcionando em plena capacidade naquele momento. Em situações como essa, é fundamental poder processar os dados coletados por esse detector para melhorar sua qualidade, e a rede de detectores conta agora com uma nova e eficiente ferramenta para isso: a Calibração Astronômica.
As ondas gravitacionais distorcem o espaço, esticando-o e comprimindo-o em seu caminho. Esse efeito nos braços do detector é de aproximadamente 10?¹? m, muito menor que o diâmetro de um próton. Para detectar mudanças tão pequenas, os detectores devem ser cuidadosamente calibrados em tempo real, utilizando circuitos de controle de retroalimentação e um procedimento preciso que modela como o detector se altera com a passagem das ondas, levando em conta também os efeitos gerados pelos próprios circuitos de controle. Se a calibração não for ideal, a leitura do sinal e, portanto, a interpretação do fenômeno cósmico que o gerou, ficam comprometidas.
No entanto, se o sinal gravitacional detectado for suficientemente forte, ou seja, quando superar claramente o ruído de fundo, a comparação do sinal com as previsões da relatividade geral (juntamente com a comparação dos sinais observados em outros detectores) pode ser utilizada para recalibrar retrospectivamente os dados de um detector “mal ajustado”.
Os modelos teóricos são, na verdade, como partituras musicais que sugerem a forma do sinal (ou seja, quais notas ele reproduz); juntamente com os dados de detectores bem calibrados, eles nos permitem eliminar os efeitos espúrios dos dados de um detector mal calibrado, registrando-os assim corretamente. O processo é semelhante à forma como um software de produção musical, como o autotune, corrige a afinação de um cantor para que coincida com a nota desejada em uma melodia.
“As ondas gravitacionais são ondulações no espaço-tempo que esticam e comprimem o espaço. Elas são minúsculas quando chegam à Terra, milhões de anos após os eventos que as criaram — explica Christopher Berry, pesquisador do Instituto de Pesquisa Gravitacional da Universidade de Glasgow (Reino Unido). Não são algo que possamos ouvir, mas nossos detectores podem emitir sinais na forma de ondas cujo tom podemos aumentar para ouvi-las, e cada sinal produz um chiado característico. Esses chiados codificam uma grande quantidade de informações que podemos analisar para conhecer suas fontes: suas massas, spins, distância e localização. Especificamente no caso da fusão de dois buracos negros, a técnica de calibração astrofísica funciona porque o chiado característico do sinal é descrito com extrema precisão pela teoria da relatividade geral de Einstein.”
Neste novo trabalho, os pesquisadores da colaboração LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) demonstram como essa técnica foi aplicada a dois sinais particularmente intensos e interessantes, GW240925 e GW25020, onde, como sempre, o nome do sinal indica a data da detecção, que ocorreu em setembro de 2024 e fevereiro de 2025, respectivamente. Quando ambos os sinais chegaram, o detector LIGO Hanford (em Washington, EUA) não estava em condições ideais, o que dificultou especialmente a interpretação de seus dados.
Ao comparar os sinais previstos com os observados, os pesquisadores puderam extrair conclusões precisas sobre como o detector LIGO Hanford distorceu os dados coletados simultaneamente pelo detector LIGO Livingston, na Louisiana, e pelo detector Virgo, na Itália. Para o GW240925, esse método confirmou os erros de calibração conhecidos, medidos in situ. No entanto, para o GW250207, foi essencial recorrer à calibração astronômica, uma vez que não havia medições de calibração confiáveis in situ.
Utilizando a calibração corrigida do detector LIGO Hanford, os pesquisadores do LVK descobriram que o GW240925 foi gerado por buracos negros com massas 9 e 7 vezes maiores que a do Sol, a uma distância aproximada de 350 megaparsecs da Terra, enquanto o GW250207 foi gerado por dois buracos negros com massas 35 e 30 vezes maiores que a do Sol, a uma distância aproximada de 200 megaparsecs da Terra. Sem levar em conta as incertezas de calibração, essas estimativas poderiam ter sido distorcidas para um valor incorreto.
Elisa Maggio, pesquisadora do Instituto Italiano de Física Nuclear e ex-bolsista de pós-doutorado e Marie Curie do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein) em Potsdam (Alemanha), acrescenta: “Essas descobertas demonstram que, após mais de uma década de trabalho desde a primeira detecção, desenvolvemos uma compreensão integral de todo o processo de análise, desde os próprios sinais até o comportamento do detector. No caso improvável de algo falhar em um detector, agora contamos com métodos robustos para aproveitar os dados dos outros detectores e obter resultados da melhor qualidade. Essas informações são cruciais para reconhecer os falsos desvios da relatividade geral que surgem do comportamento não modelado do detector”.
Benoît Revenu, do laboratório Nantes Subatech (França), declara: “É extraordinário que esses imensos eventos cósmicos não apenas possam ser medidos com nossos instrumentos, mas também possam ser utilizados para verificar nossas medições. O fato de termos utilizado com sucesso a calibração astrofísica demonstra a maturidade das capacidades dos detectores de ondas gravitacionais e como estamos passando da era das descobertas iniciais para a era da astronomia de ondas gravitacionais de precisão. Além disso, o catálogo de detecções de ondas gravitacionais cresce cada vez mais rapidamente, e em poucas semanas publicaremos um novo capítulo com novas observações que aprofundarão e ampliarão ainda mais nossa compreensão do Universo e de seus fenômenos mais violentos”.
Esta notícia foi traduzida por um tradutor automático