Um futuro detector de ondas gravitacionais no espaço pode revelar os segredos do universo

Um novo estudo mostrou que, no futuro, a detecção de ondas gravitacionais do espaço permitirá a identificação de novos campos fundamentais e potencialmente lançará nova luz sobre aspectos obscuros do universo.

O professor Thomas Sotiriu do Centro de Gravitação da Universidade de Nottingham e Andrea Maselli, pesquisador do GSSI e INFN, juntamente com pesquisadores do SISSA e La Sapienza de Roma, demonstraram a precisão sem precedentes com que as observações de ondas gravitacionais com o Laser Interferometer Space Antenna (LISA) será capaz de encontrar novos campos fundamentais.

Neste novo estudo, os cientistas sugerem que o LISA, o detector de ondas gravitacionais (GW) baseado no espaço que deverá ser lançado pela Agência Espacial Europeia (ESA) em 2037, abrirá novas oportunidades para explorar o universo.

O professor Thomas Sotiriu, diretor do Nottingham Gravity Centre, explica: "Novos campos fundamentais, e em particular escalares, foram propostos em vários cenários: como explicação para a matéria escura, como causa da expansão acelerada do universo, ou como manifestações de baixa energia de uma descrição consistente e completa da gravidade e partículas elementares. Agora mostramos que o LISA oferece recursos de detecção sem precedentes para campos escalares, e isso abre oportunidades interessantes para testar esses cenários.”

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Observações de objetos astrofísicos com campos gravitacionais fracos e pequena curvatura do espaço-tempo ainda não forneceram nenhuma evidência de tais campos. No entanto, há razões para esperar que os desvios da Relatividade Geral ou a interação entre gravidade e novos campos sejam mais perceptíveis em grandes distorções. Por esta razão, a detecção de ondas gravitacionais, que abriu uma nova janela para o regime de campo gravitacional forte, é uma oportunidade única para detectar esses campos.

Os pesquisadores desenvolveram uma nova abordagem para modelar o sinal e, pela primeira vez, realizaram uma avaliação rigorosa da capacidade do LISA de detectar a existência de campos escalares associados a interações gravitacionais. Vale ressaltar que essa abordagem depende da teoria, pois não depende da origem da carga em si, nem da natureza do pequeno corpo. A análise também mostra que tal medida pode ser comparada com fortes limites nos parâmetros teóricos marcando desvios da Teoria Geral da Relatividade ou do Modelo Padrão.

O LISA será dedicado à detecção de ondas gravitacionais usando fontes astrofísicas, funcionará em uma constelação de três satélites orbitando o Sol a uma distância de milhões de quilômetros um do outro. O LISA observará ondas gravitacionais emitidas em baixa frequência em uma banda inacessível aos interferômetros terrestres devido ao ruído ambiental. O espectro visível ao LISA permitirá estudar novas famílias de fontes astrofísicas diferentes das observadas por Virgo e LIGO, abrindo uma nova janela para a evolução de objetos compactos em vários ambientes do nosso universo.

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