Cientistas desenvolvem nova abordagem para capturar memória de ondas gravitacionais de supernovas

Um estudo publicado na Bodily Overview Letters explora uma nova abordagem para detectar o efeito memória das ondas gravitacionais, um fenômeno previsto pela relatividade geral de Einstein. Este efeito refere-se à alteração permanente na distância entre objetos cósmicos causada pela passagem de uma onda gravitacional. Os cientistas sugerem que os observatórios de ondas gravitacionais existentes poderiam capturar esta assinatura indescritível, especificamente das supernovas de colapso do núcleo (CCSN), que ocorrem quando estrelas massivas com mais de dez vezes a massa do Sol colapsam e explodem.

As supernovas com colapso do núcleo geram ondas gravitacionais com características únicas devido à mudança nos momentos de quadrupolo durante o colapso. De acordo com relatos, embora a amplitude destas ondas seja menor em comparação com sinais de fusões de buracos negros ou estrelas de nêutrons, elas fornecem informações críticas sobre o inside estelar. Ao contrário dos sinais eletromagnéticos, que se originam na superfície de uma supernova, as ondas gravitacionais emergem das profundezas, oferecendo um raro vislumbre da dinâmica de uma estrela em colapso.

Desafios da detecção de ondas gravitacionais de supernovas

A detecção de ondas gravitacionais do CCSN tem se mostrado difícil devido às suas amplitudes mais baixas, durações mais curtas e assinaturas complexas. Os relatórios afirmam que essas ondas ficam abaixo da faixa de sensibilidade dos atuais detectores de alta frequência, como o LIGO avançado. No entanto, o estudo indica que as ondas gravitacionais de baixa frequência do CCSN exibem um efeito de “memória”. Este efeito surge das emissões anisotrópicas de neutrinos e do movimento da matéria durante o colapso, deixando uma perturbação gravitacional diferente de zero.

Conforme relatóriosa equipe de pesquisa, liderada por Colter J. Richardson, da Universidade do Tennessee, analisou simulações tridimensionais de CCSN não rotativo com massas de até 25 massas solares usando o modelo CHIMERA. Suas descobertas revelaram um aumento distinto nos sinais de ondas gravitacionais característicos da memória com técnicas de filtragem combinadas. A equipe concluiu que os sinais de uma supernova de 25 massas solares poderiam ser detectados a até 10 quiloparsecs de distância, uma faixa acessível pelos observatórios existentes.

Potencial para pesquisas futuras

Richardson destacou, segundo fontes, a importância de explorar ondas gravitacionais de baixa frequência e encorajou novas investigações usando a metodologia do estudo. Pesquisas futuras podem se concentrar em eventos comuns de fusão ou em melhorias na sensibilidade do detector para refinar a detecção de sinais de memória.