ONDAS GRAVITACIONAIS PODEM REVELAR OBJETOS ESCUROS E EXTRATERRESTRES

 Sistemas binários de buracos negros supermassivos nos núcleos das galáxias produzem ondulações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais.

    Um dos avanços mais empolgantes da astronomia na última década foi a detecção de ondas gravitacionais. Desde os tempos de Galileu Galilei, a astronomia se concentrava na detecção de sinais eletromagnéticos com telescópios. Acontece que os principais constituintes do Universo não são observáveis ​​dessa forma.

    Nossos dados atuais indicam que 85% da matéria do Universo é eletromagneticamente invisível, constituindo a matéria escura. Além disso, 70% do balanço energético do Universo é energia escura. Os cosmólogos inferem esses constituintes porque eles afetam gravitacionalmente a matéria visível. Podemos construir um detector de objetos próximos à Terra que detecte o sinal gravitacional da passagem de objetos escuros?

    Se a matéria escura fosse composta por objetos com a massa de asteroides, como buracos negros primordiais, nossos telescópios não os detectariam mesmo quando passassem perto da Terra. Em um artigo recente , mostrei que os observatórios de ondas gravitacionais LIGO-Virgo-KAGRA poderiam detectar um objeto escuro se ele se movesse próximo à velocidade da luz e sua massa fosse maior que cem milhões de toneladas. Tal objeto cruzaria o raio da Terra em duzentos centésimos de segundo e produziria um sinal gravitacional de maré na banda de frequência do LIGO-Virgo-KAGRA. É desnecessário dizer que nenhum objeto desse tipo foi detectado até o momento.

    Dentro de uma década, o observatório espacial LISA expandirá a detecção de ondas gravitacionais para a faixa de frequência entre mili e micro-hertz e uma deformação espaço-temporal menor. Isso inaugurará uma nova era de sensibilidade a objetos escuros próximos à Terra na faixa de massa de asteroides .

    Isso também poderia abrir caminho para a detecção gravitacional de Fenômenos Anômalos Não Identificados (FANs), que os observatórios do Projeto Galileo estão tentando detectar eletromagneticamente. Os Pulsar Timing Arrays (PTAs) sondam uma faixa de frequência de alguns nano-Hertz, mas até o momento foram sensíveis apenas à onda gravitacional de fundo cumulativa nessas frequências — que constituem o ruído de fundo para a detecção de fontes individuais.

    Os detectores de ondas gravitacionais são os telescópios mais empolgantes do próximo milênio, pois abrirão a porta para a detecção de objetos que nunca havíamos notado antes. Como demonstrei em outro artigo recente , é impossível bloquear ou dissipar sinais de ondas gravitacionais. Eles oferecem o método de comunicação ideal, detectável através da Terra ou do Sol.

    Sensibilidade dos observatórios de ondas gravitacionais existentes e futuros em termos de deformação espaço-temporal em função da frequência.

    É concebível que civilizações tecnológicas extraterrestres se comuniquem por meio de sinais gravitacionais, e nossa incapacidade de percebê-los até agora se deve ao fato de o SETI tradicional se basear na busca de sinais eletromagnéticos com telescópios tradicionais. Se for assim, o silêncio que desencadeou a pergunta de Fermi: "Onde estão todos?" decorre de nossa cegueira aos sinais gravitacionais na frequência apropriada.

    Os alienígenas escolheriam um canal de comunicação que não interferisse nas frequências das fontes naturais de ondas gravitacionais mais intensas do cosmos. Trata-se de binários de buracos negros de massa estelar — aos quais o LIGO-Virgo-KAGRA está sintonizado, bem como pares de buracos negros supermassivos — aos quais o LISA e o PTAs estão sintonizados. Nesse caso, o SETI gravitacional precisará desenvolver sensibilidade em outras faixas de frequência.

    O principal desafio na produção de sinais gravitacionais detectáveis ​​é a necessidade de mover grandes massas em altas velocidades. Com uma precisão de uma ordem de grandeza, a deformação da onda gravitacional é da ordem do potencial gravitacional produzido pelo transmissor dividido pela velocidade da luz ao quadrado, vezes o quadrado da velocidade característica com que sua massa se move, em unidades da velocidade da luz. Para fins de contexto, a deformação da onda gravitacional produzida pela estrela binária mais próxima, Alfa-Centauri A e B — como as duas estrelas orbitam uma à outra a cada 80 anos — é de apenas 10-24 e extremamente difícil de detectar.

    Há cinco anos, uma equipe liderada por Marek Abramowicz publicou um artigo sobre a possibilidade de uma civilização tecnológica avançada coletar energia do buraco negro supermassivo Sagitário A* (4 milhões de massas solares), localizado no centro da Via Láctea, e utilizá-la para comunicação. Eles descobriram que uma estrutura com a massa de Júpiter na órbita circular estável mais interna do buraco negro emitiria um sinal de onda gravitacional inequívoco que poderia ser observado pelo LISA.

    Recentemente, tive o grande prazer de me juntar a uma equipe de pesquisadores brilhantes chamada "Física Aplicada" , liderada por Gianni Martire, que publicou um artigo inédito que discute as perspectivas do SETI gravitacional. A equipe demonstrou que o LIGO é sensível a uma nave massiva com a massa de Júpiter acelerando a uma fração da velocidade da luz em toda a Via Láctea ou a uma nave com a massa da Lua a uma distância de dezenas de anos-luz.

    Espera-se que futuros observatórios de ondas gravitacionais como o DECIGO, o Cosmic Explorer, o Telescópio Einstein e o Big Bang Observer (BBO) alcancem sensibilidades pelo menos duas ordens de magnitude melhores que o LIGO, aumentando o volume de buscas por um fator de um milhão.

    O SETI gravitacional terá como alvo sinais invisíveis para civilizações subdesenvolvidas. Somente civilizações que atingiram um alto nível científico e tecnológico perceberiam os sinais. Isso constitui uma boa estratégia furtiva para as civilizações transmissoras evitarem predadores que se concentram em força física em vez de ciência e tecnologia avançadas.

    Além disso, a amplitude dos sinais de ondas gravitacionais diminui inversamente com a distância da fonte, em vez da distância ao quadrado, como ocorre com a intensidade dos sinais eletromagnéticos. Por fim, sensores de ondas gravitacionais sensíveis, com ampla sensibilidade espectral, também podem servir como o sistema de alerta definitivo para mitigar o risco existencial de objetos escuros.

O grande benefício dos sensores gravitacionais é que os sinais gravitacionais são inevitáveis.

Por: 𝘾𝘼𝙉𝘼𝘼 𝙐𝙁𝙊 𝙉𝙀𝙒𝙎

𝙄𝙣𝙫𝙚𝙨𝙩𝙞𝙜𝙖𝙩𝙞𝙤𝙣 𝙂𝙧𝙤𝙪𝙥

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