O Pulsar pode revelar que as ondas gravitacionais livres estão passando pelo universo. As observações em 2021 com a cooperação internacional da matriz de temporização Pulsar podem ocorrer devido a um fundo de ondas gravitacionais sobrepostas de numerosas fontes remotas, ou a um único par de buracos negros supermassivos em torno um do outro. Para determinar o que se encaixa na explicação, Hideki Asada, físico teórico e professor da Universidade de Hirosaki, e Shan Yamamoto, pesquisador da Escola de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia da Universidade de Hirosaki, propuseram uma nova abordagem. Seu método aproveita os efeitos de “bit” que ocorrem quando duas ondas gravitacionais têm quase a mesma frequência, buscando seus efeitos sutis na chegada dos sinais de rádio do Pulsar.
Suas perguntas foram publicadas recentemente O Jornal de Cosmologia e Física Astropartical (JCAP).
Existem “relógios cósmicos” significativamente específicos no céu noturno: o pulsar, que emite hastes de rádio em intervalos constantes, funciona como metrônomos em tempo hábil. No mundo, os radiotelescópios não servem apenas para aprender sobre o pulso, eles os rastreiam como ferramentas para a estrutura do universo e o comportamento do universo mais difundido.
Se algo invisível – quase um “fantasma cósmico” – distorce o espaço-tempo entre um pulso e a Terra, seu tempo muda um pouco. Estas mudanças não são aleatórias; Em algumas partes do céu, diversas correspondências de pulso podem ser mostradas, como se ondas lentas e invisíveis passassem pelo espaço.
“Nanagrav nos Estados Unidos em 2021 – e nos partidos europeus – Nanohartz anunciou a evidência de ondas gravitacionais”, observa ASADA. Nanohartz significa o período da onda de vários meses a vários anos, incluindo comprimentos de onda de vários anos-luz. Para explorar estas fibras nacionais, contamos com pulsares remotos e estáveis, a algumas centenas de milhares de anos-luz de distância. “O sinal era estatisticamente confiável, mas os físicos de partículas geralmente estavam abaixo da margem de 5 cig”, disse ele. “Esta é uma ‘prova forte’, mas ainda não é uma detecção segura, mas a comunidade cósmica e astronômica acredita que alcançamos a primeira detecção de ondas gravitacionais nanohartz.”
Embora a evidência seja promissora, ainda fica aquém da confirmação absoluta. Asada observa que se dados futuros fortalecerem o resultado, o próximo passo será identificado. “Nanohartz tem dois candidatos principais para ondas gravitacionais”, explica ele. “Uma é a inflação cósmica, que criou flutuações no espaço-tempo no universo primitivo, depois a outra nas escalas cósmicas, a outra é o buraco negro supermassivo binário, que forma as galáxias. Ambas as situações podem criar ondas gravitacionais nanohartz.”
Foi difícil distinguir entre essas possibilidades porque os tipos de relações mútuas observadas nos dados do Pulsar – o tempo em que as diferenças entre os pulsos estão relacionadas entre si – foram considerados iguais em ambos os casos. “No nosso artigo, investigámos a situação em que um par de buracos negros supermassivos cria um sinal forte e especial”, diz Asada. “Se esses dois sistemas tiverem frequências muito semelhantes, suas ondas podem interferir e criar um padrão de bits, como o aquático. Esse recurso pode permitir que nossa inflação se distinga do fundo estocástico da inflação.”
Asada e Yamamoto levantam um efeito acústico familiar: a batida. Quando as duas ondas têm aproximadamente – mas não corretamente – a mesma frequência, sua superposição torna-se um fortalecimento e um enfraquecimento periódicos. Aplicado em ondas gravitacionais, dois buracos negros supermassivos binários com frequência semelhante imprimem uma modulação de característica no sinal de temporização de pulsar. O método consiste em encontrar essa modulação nos tipos de relações mútuas – “bit” – olhando. Se estiver presente, sugere-se fortemente que o sinal não é um fundo disperso, mas o binário específico relativamente mais próximo é derivado.
Estamos agora aguardando a confirmação mais poderosa da natureza do sinal do Pulsar. “Acho que uma detecção segura de 5-cricar é alcançada uma vez em alguns anos, o próximo passo será perguntar: Qual é a fonte das ondas? Neste ponto, nosso método pode ser eficaz a partir da inflação ou se o buraco negro supermassivo passou de binário para binário”, concluiu Asada, “concluiu Asada.
