Pesquisa por ondas gravitacionais deve ser retomada após contratempos do COVID-19

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O detector de ondas gravitacionais de Virgem na Itália — De volta à operação: o detector de ondas gravitacionais Virgo na Itália (cortesia: The Virgo Collaboration/CCO 1.0)

A colaboração LIGO-Virgo-KAGRA anunciou que a busca por ondas gravitacionais será retomada em maio. A próxima execução observacional – a quarta do projeto – deveria começar no ano passado, mas foi adiada devido a uma série de atrasos de engenharia resultantes da pandemia do COVID-19. A operação será a mais longa até o momento, operando por 18 meses.

Os detectores de ondas gravitacionais são interferômetros em forma de L com braços de vários quilômetros de comprimento. Feixes de laser são enviados para cada braço e, em seguida, ricocheteiam em espelhos, chamados de massas de teste. Os feixes são então recombinados no centro do interferômetro produzindo um padrão de interferência que se cancela quando perfeitamente alinhado. Os instrumentos são, portanto, sensíveis a mudanças mínimas de comprimento causadas por qualquer passagem de ondas gravitacionais.

O LIGO tem sido um enorme sucesso, detectando sua primeira onda gravitacional em 2016 a partir de uma fusão de buraco negro binário. Desde então, outras 92 detecções foram feitas em três corridas observacionais. A execução observacional 3 deveria durar 12 meses até o final de abril de 2020, mas terminou em 27 de março de 2020, quando a pandemia começou.

Os detectores LIGO e Virgo passaram por uma série de melhorias de sensibilidade, que incluíam maneiras de suprimir o “ruído quântico” no detector. “[Isso] limita a sensibilidade dos detectores de ondas gravitacionais tanto em baixa frequência, na forma de ruído de pressão de radiação, quanto em alta frequência, na forma de ruído de contagem de fótons”, diz Alessandro Bertolini do instituto Nikhef em Amsterdã, que trabalha no desenvolvimento de detectores.

Espera-se que as atualizações dupliquem a sensibilidade dos detectores para fusão de estrela de nêutronsS. Embora as ondas gravitacionais tenham sido detectadas quase todas as semanas na execução observacional anterior, tais eventos devem agora ser detectados todos os dias.

Três é uma multidão

Além de apresentar Virgo e LIGO, o detector KAGRA do Japão também se juntará à próxima corrida. KAGRA, que está localizado sob uma montanha no centro do Japão, entrou em operação em 2019 e ingressou na corrida anterior em fevereiro de 2020, antes de ser interrompida devido à pandemia.

Embora o KAGRA seja atualmente pior do que o Virgo e o LIGO na detecção de ondas gravitacionais, a sua sensibilidade também irá melhorar em breve graças às atualizações do detector. O KAGRA operará por um mês na próxima execução antes de ser encerrado para melhorias. Espera-se que o KAGRA volte a juntar-se às observações durante pelo menos três meses no próximo ano.

Rainer Weiss: 50 anos de LIGO e ondas gravitacionais

“Esperamos realizar nossa primeira detecção até o final da próxima corrida”, porta-voz da KAGRA Jun'ichi Yokoyama da Universidade de Tóquio disse Mundo da física. “O quanto nossa participação contribuirá para a ciência obtida por toda a rede depende crucialmente da sensibilidade que alcançaremos ao final da corrida, o que é difícil de responder neste momento.”

Após a quarta execução, espera-se que os detectores LIGO e Virgo passem por novas atualizações, principalmente nos revestimentos utilizados nos espelhos. “Os novos revestimentos ainda estão em fase de desenvolvimento”, afirma Bertolini. “[A próxima] execução permitirá aumentar a produção científica enquanto o projeto do revestimento é finalizado e as novas massas de teste são preparadas para a execução seguinte.” Espera-se que o novo revestimento esteja pronto para a quinta execução de observação, que começa em 2026.