Nova visão sobre as ondas gravitacionais que dobram o espaço-tempo

Casulos de estrelas moribundas podem ser uma nova fonte de ondas gravitacionais.

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Os casulos das estrelas que estão morrendo podem ser uma nova fonte de ondas gravitacionais, com base em simulações realizadas para avaliar o que acontece com os detritos encontrados ao redor das estrelas quando elas entram em seus anos finais. Os casulos se formam quando uma estrela massiva lança detritos enquanto desmorona em um buraco negro. À medida que os jatos colidem em camadas em colapso da estrela moribunda, uma bolha ou um “casulo” se forma ao redor do jato. Casulos são lugares turbulentos, onde gases quentes e detritos se misturam aleatoriamente e se expandem em todas as direções a partir do jato.

As ondas gravitacionais estão associadas a sistemas binários, como a fusão de dois buracos negros, ou duas estrelas de nêutrons, ou uma de cada. No entanto, os astrofísicos especularam que as ondas gravitacionais poderiam ser produzidas a partir de uma única fonte não binária.

De acordo com pesquisadores da Northwestern University, os casulos turbulentos e energéticos de detritos que cercam estrelas massivas moribundas também podem ser uma fonte de ondas gravitacionais.

As ondas gravitacionais são ondas da intensidade da gravidade geradas por massas aceleradas no espaço na forma de ondas que se movem para fora de sua fonte na velocidade da luz. Essas ondas exercem influência no espaço-tempo, espremendo e esticando qualquer coisa em seu caminho.

As simulações serão testadas com dados reais, com foco nas ondas gravitacionais dos casulos. A fonte primária de dados será o estudo da banda de frequência que o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO) pode detectar. Os observatórios LIGO estão localizados em Hanford Site, Washington e em Livingston, Louisiana.

Os observatórios LIGO têm como objetivo detectar ondas gravitacionais por interferometria a laser. Os observatórios dispõem de espelhos espaçados a quatro quilômetros de distância, capazes de detectar uma mudança de menos de um décimo de milésimo do diâmetro da carga de um próton.

Mesmo com tecnologia avançada como o LIGO, os cientistas só podem detectar ondas gravitacionais de explosões assimétricas de frequência mais alta. Felizmente, os casulos em torno de estrelas moribundas são assimétricos e altamente energéticos.

O pesquisador principal Ore Gottlieb apresentou sua pesquisa durante um briefing virtual na 242ª reunião da American Astronomical Society. A apresentação, intitulada "Mortes estelares com jatos e turbulentos: novas fontes de ondas gravitacionais detectáveis ​​pelo LIGO", ocorreu às 12h15 EDT na segunda-feira, 5 de junho (2023), como parte de uma sessão intitulada "Descobertas em galáxias distantes ."

Gottlieb e seus colaboradores usaram novas simulações de última geração para modelar o colapso de uma estrela massiva. Quando estrelas massivas colapsam em buracos negros, elas podem criar poderosos fluxos (ou jatos) de partículas que viajam perto da velocidade da luz. As simulações de Gottlieb modelaram esse processo – desde o momento em que a estrela entra em colapso em um buraco negro até o jato escapar.

A simulação mostrou uma fonte inesperada atrapalhando os cálculos, um fenômeno que foi rastreado até o casulo, indicando que o casulo era uma interessante fonte de onda gravitacional.

As simulações foram possibilitadas pelo uso do supercomputador Summit do Laboratório Nacional de Oak Ridge do Departamento de Energia dos EUA e do supercomputador Perlmutter do Centro de Computação Científica de Pesquisa Energética Nacional.

O Dr. Tim Sandle é editor-geral do Digital Journal para notícias científicas. Tim é especializado em jornalismo científico, tecnológico, ambiental e de saúde. Ele também é um microbiologista praticante; e um autor. Ele também se interessa por história, política e atualidades.

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