Surfando em Ondas Gravitacionais

‘O conhecimento da natureza das ondas gravitacionais seria a resposta que Isaac Newton não pôde dar aos críticos cartesianos – que no século XVII, o acusaram de bruxaria… ao anunciar sua Teoria da Gravitação Universal.’

Mário Schemberg (1914 – 1990)

Iniciado em maio de 2000 — com financiamento da FAPESP,   o ‘projeto Gráviton‘ … coordenado por Odylio Aguiar, do “Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais” (Inpe) reúne um conjunto de instituições  —  onde um grupo de pesquisadores pretende…a partir da construção de um poderoso detector de ondas com antena esferoidal, batizado com o nome de ‘Mario Schemberg’… – observar e estudar ‘ondas gravitacionais.

Ondas gravitacionais‘ representam deformações na estrutura do espaçotempo que, de acordo com a ‘Teoria da Relatividade’, se propagam na velocidade da luz. São produzidas em eventos críticos por ‘massas aceleradas’… como em uma explosão de ‘supernova’, ou na órbita de sistemas binários com 2 estrelas de neutrons, por exemplo.

Sugeridas, entre o final do século 19, e início do 20… por cientistas como Heaviside, Lorentz e Poincaré – foram previstas em 1916 pelas equações     da Relatividade Geral de Albert Einstein.

Desde a década de 1960, quando avanços tecnológicos permitiram que se pensasse em detectar essas ondas, os físicos imaginam dispositivos para tal – já existindo, inclusive, vários detectores envolvidos na tentativa. A proposta brasileira é a de pesadas antenas esferoidais de cobre-alumínio que operem a temperaturas entre 15 e 20 mºK (milikelvins) – poucos centésimos de grau acima do zero absoluto (-273,16°C) – situação em que cessa toda a agitação atômica… e, portanto – com total ausência de calor.

O objetivo do Detector Mário Schenberg é observar o movimento oscilatório provocado na estrutura cristalina da esfera pela passagem da onda gravitacional. [Imagem: Xavier P.M.Gratens]

O objetivo do Detector Mário Schenberg é observar o movimento oscilatório provocado na estrutura cristalina da esfera pela passagem da onda gravitacional. [Imagem: Xavier P.M.Gratens]

O projeto Gráviton‘ abrange vários equipamentos do tipo…O 1º deles é o detector ‘Schenberg‘ – que operará entre 3 e 3,4 kHz (quilohertz). Nessa faixa de freqüências…de acordo com Aguiar…  terá a sensibilidade dos grandes interferômetros de laser –         com maior vantagem nos custos“…

(Os interferômetros de laser, ficam em torno de US$ 100 milhões, enquanto o ‘Schenberg’ – do tipo ressonante – sai por cerca de US$ 1 milhão.)

A detecção das “ondas gravitacionais” deflagrará uma enorme revolução…de consequências imprevisíveis na Física, preveem Aguiar… e os coordenadores Nei Oliveira Jr., do Laboratório de Estado Sólido e Baixas Temperaturas (LESBT) da USP, e Giorgio Frossati, da Universidade de Leiden (Holanda).

Participam também pesquisadores da Universidade Bandeirantes, do Centro Federal de Ensino Tecnológico de São Paulo e do Instituto Tecnológico da Aeronáutica. Colaboram ainda 6 outras instituições do exterior, e outras tantas do Brasil.  

Primeiros Indícios

A distorção da estrutura espaçotempo pela presença de um corpo de grande massa, prevista na Teoria da Relatividade Geral, foi confirmada em 29 de maio de 1919 no             eclipse total do Sol observado por uma equipe internacional em Sobral / Ceará. No entanto, admite Aguiar, até agora, evidências dessas ‘ondas virtuais‘ são indiretas:

“Não é uma tarefa fácil. Fugidias assim como as ondas eletromagnéticas, que viajam a 300 mil km/seg — as gravitacionais são muito mais fracas; cerca de 36 ordens de magnitude menor que a radiação eletromagnética”

Na década de 70…cientistas americanos observaram, com o radiotelescópio de 305 metros de Arecibo /Porto Rico, um decréscimo de 76 microssegundos ao ano na órbita do sistema binário PSR1913+16 – formado por um pulsar, e uma estrela de neutrons. A variação de rotação do sistema foi explicada pela emissão de ondas gravitacionais.

USP-ed. M.Schenberg

USP – ed. M.Schenberg

Possíveis consequências

Frossati,  que se graduou no I.F. da USP — enquanto observa a paisagem arborizada… pela ‘janela de vidro’ do edifício M. Schenberg…comenta que “o projeto pode parecer pura ficção científica — mas a medição de uma eventual ondulação do espaçotempo causará uma revolução — do micro ao macro — e…na área da física de partículas.”

Para Aguiar… Não só as primeiras detecções serão importantes…  —  A observação regular dessas ondas vai ser tão ou mais importante… – pois elas carregam informação do Cosmos… – impossíveis de serem obtidas através da detecção das ondas eletromagnéticas (microondas, infravermelho, luz, raios gama, etc.). Assim, a detecção dessas ondas gravitacionais vai abrir uma nova janela para a observação do Universo.

O desenvolvimento dessa nova geração de detectores de ondas gravitacionais baseia-se em antenas ressonantes esferoidais construídas com uma liga de cobre (94%) e alumínio (6%). Recentemente…  o grupo da Holanda demonstrou que essa liga combina alta capacidade ressonante (como a liga de um sino) com alta condutividade térmica…  Esta propriedade permitirá que a antena seja resfriada até temperaturas extremamente baixas. 

“Resfriar a antena é importantíssimo para minimizar o ruído térmico,          e, um dos grandes trunfos dessa nova geração de antenas é que serão resfriadas a temperaturas, quase uma ordem de grandeza abaixo das antenas existentes”… explicou Oliveira.

O Telescópio Einstein é outro experimento em busca das ondas gravitacionais. [Imagem: ASPERA]

O Telescópio Einstein é outro experimento em busca das ondas gravitacionais. [ASPERA]

O plano mais ambicioso da equipe de Aguiar é produzir 3 detectores esferoidais, no Brasil, de tamanhos diferentes — e, portanto…  faixas de frequência diferentes.

O ‘Schenberg‘ é o 1º  –  depois, virão o Newton‘, o Einstein, e o conjunto formará o Observatório Brasileiro de Ondas Gravitacionais; com 3  unidades do porte do detector Schenberg com 65 centímetros de diâmetro, e 1.150 quilogramas.

O ‘Newton com o dobro do diâmetro do Schenberg, e o ‘Einstein ainda maior… com 3 mts de diâmetro, e 100 toneladas significarão um ‘tremendo’ desafio – tanto de construção – quanto resfriamento.

As 3 unidades de detectores – todas produzidas na Italbronze, integrarão o projeto Ômega  –  uma rede internacional de detectores esferoidais… O ‘Schenberg’ ficará no LESBT do Instituto de Física da USP. Os outros, ‘Mini-Grail’ e ‘Sfera’, serão instalados, respectivamente, na Universidade de Leiden/Holanda… e no INFN em Frascati, Itália. O trabalho, com 3 instrumentos similares, na mesma faixa de frequência, é necessário para assegurar a confiabilidade das medidas, justifica a equipe.

detector 'Mario Schenberg'

detector ‘Mario Schenberg’

Garrafa térmica

Os desafios de construção e resfriamento, começam com a fundição da liga cobre-alumínio, cuja composição Frossati define — como a que oferece a melhor ressonância para as ondas gravitacionais.

“Mas fundir um corpo como esse, reconhece – envolve dificuldades como o aparecimento de defeitos capazes     de alterar os padrões mecânicos desejados”.

A solução encontrada foi fundir blocos em forma de cilindro, de modo a que eventuais falhas estruturais             se desloquem para as partes superiores da peça…  O resfriamento de uma peça de mais de uma tonelada, a poucos centésimos de grau acima do zero absoluto, requer uma infra-estrutura de criogenia considerável. Por isso a antena será montada no LESBT da USP.

Após o Schenberg, as dificuldades com as antenas maiores devem aumentar, tanto nos processos de fundição como nos de resfriamento. Aguiar se refere ao trabalho de resfriar não uma, mas 100 toneladas, num curto período de tempo. Para isso o Schenberg estará confinado numa espécie de garrafa térmica gigante, banhado por gás hélio.

Projeto Gráviton

Começar com detectores menores e mais baratos, com a intenção de chegar aos grandes, mais sofisticados e eficientes, é o rumo do projeto Gráviton. Mesmo assim, o ‘Schenberg’ deve passar por 2 fases: a Granted, formada pelas iniciais em inglês dedemonstração tecnológica de antena para radiação gravitacional“; e a Detector quando entrar em operação – o que deve ocorrer antes de maio de 2004.

Na faixa de 3.0 a 3.4 kHz, o brasileiro Schenberg, o holandês Mini-Grail, e o italiano Sfera têm tudo para virem a ser os mais sensíveis do mundo… – pois, segundo Aguiar:

“todos os interferômetros laser de longo caminho óptico que estão entrando em operação vão ter muito ruído nessa faixa… Além disso, vamos aprender a fazer detectores ainda mais sensíveis  –  em outras faixas de frequências”.

Histograma de radiogaláxias - Cambridge - MRAO

Histograma de radiogaláxias – Cambridge/ MRAO (qualquer semelhança não é mera coincidência)

Os pesquisadores comparam a detecção de ‘ondas gravitacionais’ ao surgimento da radioastronomiaSegundo Frossati:                                                                             “A observação do Universo em ondas de rádio, desenhou novo mapa do Cosmos; a detecção de ‘ondas gravitacionais‘ deverá ampliar muito esses horizontes”.

Já para Oliveira …  –  “Assim como fez a radioastronomia utilizando microondas, as “ondas gravitacionais” do próprio Big Bang também poderão ser captadas. A diferença é que… – enquanto as ondas eletromagnéticas fornecem uma ‘foto’ de quando o Universo tinha apenas 300 mil anos de idade — as ondas gravitacionais (em microondas) fornecerão a ‘foto’ do Universo no momento exato do seu nascimento. Algo que não poderá deixar de ir para o álbum da ciência“… (‘texto base’ , jan/2001)

ECOS DA GRAVIDADE (15/01/2007)

Semanas atrás – ainda que à espera de tarefas extras – a equipe coordenada pelos físicos Odylio Aguiar, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), e Nei Oliveira Jr, da USP, acompanhou a primeira coleta de dados – que seguiu por 5 dias contínuos…e, a cada momento ‘conferia’ o conjunto de aparelhos eletrônicos – fios – bombas de vácuo e termômetros – meticulosamente organizados… – cobrindo um cilindro de alumínio de 1 metro de diâmetro por 3 de comprimento.

Dentro desse cilindro é que se esconde o coração do detector – uma esfera maciça de cobre e alumínio, de 65 centímetros de diâmetro e 1,15 tonelada suspensa por uma haste de cobre e mantida no vácuo sob uma camada de hélio líquido a quase 270 graus Celsius negativos. Sua sutilíssima pulsação  – ou oscilação –  indicará quando forem finalmente detectadas as ondas gravitacionais, um dos mais desafiadores objetos de estudo da física contemporânea.

Apenas detectadas  –  até hoje,  através de evidências indiretas, as ‘ondas gravitacionais’ … são definidas como “deformações”  no espaço(tempo) — podendo ser comparadas às ondas que se formam, ao atiramos uma pedra, sobre as águas de um lago – embora, na teoria, se propaguem à velocidade da luz.

Representam o último teste da ‘Relatividade Geral, formulada em 1916 por Einstein… (todas outras predições … como o desvio da luz ao passar perto de estrelas como o Sol, já foram comprovadas).

Nessa fase inicial – de testes e ajustes dos componentes…o detector opera somente com 3, dos 6 sensores previstos no projeto inicial. São os sensores que transformam as oscilações da esfera em sinais elétricos  —  captados por antenas de microondas… e, amplificados em frações de segundo, antes de chegar ao computador instalado em um mezanino…próximo a uma das paredes do galpão. – E, em breve, devem ser instalados os sensores definitivos.

Segundo Aguiar — serão muito mais refinados e sensíveis… — Construídos em um dos laboratórios do Inpe pelo físico Sérgio Furtado, os novos sensores, ou ‘transdutores,  terão uma cavidade de nióbio (elemento químico supercondutor) e uma membrana de silício com espessura de 20 milésimos de milímetro. A atual membrana dos sensores é metálica, e apresenta espessura de 200 a 300 milésimos de milímetro…que resulta em uma sensibilidade bem menor às ondas … que podem chegar a qualquer momento das profundezas do espaço.

Com sensores definitivos, o detector poderá captar ondas gravitacionais nas frequências de  3.100  a  3.300 Hertz — faixa dos sons captáveis pelo ouvido humano… Portanto, seria possível ouvir a ‘vibração’ da esfera de bronze – desde que os sinais fossem amplificados por um microfone – já   que a esfera se encontra envolta no vácuo.

O detector, instalado na USP, absorveu o trabalho de cerca de 30 físicos, teóricos e experimentais da própria USP, do Inpe, do Instituto Tecnológico da Aeronáutica (ITA), também de São José dos Campos, da unidade paulistana do Centro Federal de Educação Tecnológica (Cefet) – e, da Universidade de Campinas (Unicamp).

Ainda que entre atrasada numa corrida que já começou, conta com 2 vantagens – pelo fato de ser esférico poderá captar as ondas que chegarem de todo céu … e, também determinar a direção de onde vieram. – Já detectores que funcionam com barras de alumínio, ou laser, em vez de esferas, somente registrarão as ondas; e concluiu Aguiar:

“… É quase impossível que peguemos a 1ª onda. Mas serão os                 detectores esféricos que irão determinar sua forma e direção.”

‘texto base’ consultaDetectores de Ondas Gravitacionais (fev/2013) # Relatório (2006) com TODOS detectores de ondas gravitacionais, em funcionamento ou não, na terra ou no espaço ************************(texto complementar)*********************************

Sonda espacial parte em busca das ondas gravitacionais (dez/2015)

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A sonda LISA Pathfinder irá testar a tecnologia mais precisa já construída na tentativa de observar as ondas gravitacionais a partir do espaço. [Imagem: ESA/ATG Medialab]

A longamente esperada sonda espacial “LISA Pathfinder”… da Agência Espacial Europeia (ESA), finalmente, foi lançada ao espaço, a bordo de um foguete Vega…que partiu do Porto Espacial Europeu em Kourou…na Guiana Francesa.

O grande objetivo desta missão é… – fazer a melhor tentativa já realizada de detecção das ondas gravitacionais… (ondulações no tecido ‘espaçotempo’, previstas há exatamente um século…por Albert Einstein, na sua Teoria Geral da Relatividade, publicada em 2 de dezembro de 1915).

De acordo com esta teoria, as flutuações no ‘espaçotempo‘ seriam universais, geradas por objetos de grande massa, em alta velocidade… — porém… de difícil observação… Um dos problemas é que são ondas pequenas demais. – Para se ter ideia, as ondas gravitacionais geradas por um par de buracos negros esticaria uma régua de 1 milhão de quilômetros… em menos do que o tamanho de um átomo.

Observatório LISA

A sonda ‘LISA Pathfinder’ irá testar a tecnologia mais precisa já construída, na tentativa de observar as ondas gravitacionais a partir do espaço. No centro do experimento está um par de cubos de platina e ouro, idênticos, medindo 46 milímetros e separados um do outro por 38 centímetros. Dentro da sonda eles estão isolados de todas as forças, externas e internas, que poderiam atuar sobre eles, exceto uma: a gravidade.

Durante a missão, estes dois cubos irão sofrer a queda livre mais pura já produzida no espaço, enquanto suas posições relativas serão monitoradas com uma precisão inédita, estabelecendo as bases para a observação das ondas gravitacionais.

Estas ‘medições’ serão complementares às realizadas por diversos observatórios em terra…uma vez que as experiências no espaço, e               em terra são sensíveis a diferentes fontes de ondas gravitacionais.

Experimento para detectar ondas gravitacionais

Sonda espacial parte em busca das ondas gravitacionais

Esquema do detector de ondas gravitacionais da sonda LISA Pathfinder [ESA/ATG Medialab]

Quando a sonda chegar à sua órbita final os 2 cubos serão liberados do ‘mecanismo’ que os prendeu durante o lançamento, e viagem. Uma vez chegando lá, o mecanismo final será destravado – e os cubos deixarão de estar em contato mecânico com a nave.

Um complexo sistema de lasers – entre os 2 cubos começará então a avaliar o quão perto eles estão da verdadeira ‘queda livre‘ … com precisão de bilionésimos de milímetro…

(Calcula-se que as ondas gravitacionais tenham dimensões da ordem de alguns milionésimos de milímetro …  —  para distâncias de milhões de quilômetros.)

A própria nave será uma parte ativa do experimento… ao disparar minúsculos motores…cerca de 10 vezes p/segundo,           para ajustar sua posição, e evitar entrar em contato com os cubos, protegendo-os assim de qualquer força que pudesse evitar que se movam… – sob exclusiva ação da gravidade.

“Depois de muitos anos de desenvolvimento e teste em terra, estamos ansiosos pelo teste derradeiro, que só pode ser feito no espaço. – Em apenas algumas semanas…estaremos explorando a própria natureza da gravidade no espaço… – o que nos permitirá ganhar confiança para construir um observatório espacial de grande escala a fim de estudar o Universo gravitacional no futuro”…explicou Paul McNamara, gerente do projeto.

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Pontos de Lagrange segundo as distribuições gravitacionais. No sistema Sol-Terra, a massa maior representa o Sol, e a menor a Terra. (Representações fora de escala)

Ponto de Lagrange

Ao longo das próximas 2 semanas, a nave irá elevar-se através de 6 queimas de seus motores…  —  para finalmente atingir sua ‘posição operacional’  —  em órbita de um ponto virtual estável, no espaço chamado L1 – Ponto de Lagrange 1… a cerca de 1,5 milhão de kms da Terra… em direção ao Sol.

A expectativa é que a “LISA Pathfinder atinja sua órbita operacional cerca de 10 semanas após o lançamento em meados de fevereiro/2016…Após as verificações finais – começará sua missão científica, com a duração de 6 meses. (texto base)

‘LIGO’ (em terra…) vê as primeiras  ‘ondas gravitacionais’ vindas de 2 ‘buracos negros’ se fundindo (fev/2016)

Essencialmente, todas as previsões da Teoria da Relatividade Geral foram encontradas, mas a existência das ondas gravitacionais foi… – até AGORA… irritantemente difícil de provar diretamente…O que fez com que as ondas gravitacionais fossem detectadas pelo LIGO é tão incrível e alucinante quanto as próprias ondas… – elas foram capturadas de uma uma ‘espiral mortal’ entre 2 enormes buracos negros…a 1,3 bilhões de anos-luz da Terra que se fundiram em um titânico evento catastroficamente violento.

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CONCEPÇÃO ARTÍSTICA das ondas gravitacionais emitidas por dois buracos negros se fundindo. 

Nós já tivemos algumas boas evidências da existência de tais… “buracos negrosbinários antes disso… — mas este novo resultado…basicamente prova que eles existem e que, ao longo do tempo, eles finalmente colidem…  —  e se fundem.

Os buracos negros tinham massas de 36 e 29 vezes a massa do Sol — antes de se fundirem… – Depois disso, criaram um único buraco negro com uma massa 62 vezes a do Sol.

Você pode perceber que essas massas não se somam corretamente… — há 3 massas solares desaparecidas. Mas essa massa não desapareceu simplesmente!.. Foi convertida em energia… — a energia das próprias ondas gravitacionais…tanta energia quanto o Sol liberaria em 15 trilhões de anos.

Um uivo… na escuridão                                                                                                        No final, o aumento da altura foi extremamente rápido — emitindo um sinal sonoro.

A frequência das ondas depende de quão rapidamente 2 objetos orbitam um ao outro. À medida em que a órbita dos buracos negros encolhia, eles giravam em torno de si mais e mais rápido…e a frequência das ondas gravitacionais subia… E quanto mais depressa os buracos negros se moviam, mais eles emitiam ainda mais ondas, que fazia com que eles perdessem energia mais rapidamente… e assim sucessivamente.

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Os dados reais recebidos pelas instalações LIGO. Os pormenores serão explicados a seguir, mas as agitações são devidas à deformação física do espaço conforme as ondas gravitacionais emitidas pelos buracos negros se fundindo passaram através da Terra.

Este é um ‘efeito runaway‘. Os buracos negros se aproximaram mais…girando mais e mais rápido — emitindo ‘ondas gravitacionais‘ mais fortes…com uma frequência mais elevada  –  até que os buracos negros se fundiram tornando-se um buraco negro maior.

O que o ‘LIGO’ enxergou quando isso aconteceu foi a ‘assinatura’ das ondas gravitacionais, com a frequência mais elevada.

O som também é uma onda…  —  e, a frequência das ondas sonoras é o que nós interpretamos como a sua altura. Um som de frequência superior, tem um tom mais alto.

Conforme os buracos negros se aproximam da fusão, sua frequência sobe rapidamente.   Na analogia do som, é como se eles estivessem cantando uma nota, e…à medida que se aproximavam, a nota ficou mais forte e mais alta… emitindo um sinal sonoro.

Literalmente, um sinal sonoro é um som em que a frequência aumenta rapidamente (ouça um aqui). Portanto, a assinatura de 2 buracos negros (ou estrelas de neutrons…ou mesmo anãs brancas) girando e se fundindo é um sinal sonoro nas ondas gravitacionais…Se você conseguiu capturar esse sinal, você testemunhou os buracos negros no momento em que se tornam um.

E o que aumenta a certeza da detecção… — o sinal dos ‘buracos negros’ se fundindo foi detectado primeiro no detector de Washington e…em seguida, 7 milésimos de segundo mais tarde no detector de Louisiana. Esse atraso foi devido às ondas que se deslocam à velocidade da luz através do espaço!

Uma nova era na astronomia começa

Em muitos casos, as ‘ondas gravitacionais’ são emitidas — a partir de objetos que não podemos ver diretamente, como os BNs se fundindo, ou estrelas de nêutrons binárias. Às vezes, porém, esses objetos emitem luz visível. Uma supernova (explosão estelar) pode emitir ‘ondas gravitacionais’.

De forma ainda mais acentuada… – quando 2 estrelas de neutrons se fundem, e formam um buraco negro… elas liberam não apenas ondas gravitacionais…mas também enorme clarão de energia sob a forma de raios gama e até mesmo luz visível. Estas explosões de raios gama ocorrem no Universo todos os dias, e nós as vemos o tempo todo…Se pudermos detectar as ondas gravitacionais emitidas por elas  —  isso nos ajudará a entender esses fenômenos bizarros… e incrivelmente violentos.

Sempre que encontramos uma nova janela para o Universo – ondas de rádio, raios gama…mesmo a invenção do telescópio em si – nossa recompensa tem sido imensa.           Na grande maioria dos casos… – não tínhamos ideia do que estava à nossa espera quando olhavámos pela 1ª vez para o espaço de uma nova maneira… (texto base)  

Espelho magnético vai detectar ondas gravitacionais no espaço (dez/2016)

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Protótipo do espelho magnético, já montado em uma base giratória. [Imagem: G. Pisano et al.]

– A detecção das ondas gravitacionais, escolhida pela revista ‘Science’ como o principal feito científico de 2016 … vai  ficar ainda melhor e mais precisa com   um novo dispositivo magnético… com base em espelhos.

O desenvolvimento do projeto é resultado de uma colaboração multilateral… – a ser financiada pela ‘ESA‘…(Agência Espacial Europeia) … visando a desenvolver novas tecnologias para futuras missões, como a sonda espacial COE (sigla em inglês para “Explorador das Origens Cósmicas“).

A missão espacial terá por objetivo traçar mapas de céu inteiro – em alta resolução – da ‘radiação cósmica de fundo em microondas’ – radiação que permeia todo o céu… – e que acredita-se serem os ecos do ‘Big Bang‘.

Polarização de modo B

A ‘radiação cósmica de fundo‘ tem sido objeto de intensa investigação desde a sua descoberta  –  há cerca de 50 anos. Mais recentemente, os astrofísicos…começaram a prestar mais atenção — nos componentes polarizados desse fundo de micro-ondas, em particular, no chamado modo B…que se acredita conter a chave para informações sobre as ‘ondas gravitacionais’ primordiais…e os processos físicos que ocorreram bem no início da história do Universo.

Essa polarização de modo B chegou a fundamentar uma falsa alegação de detecção das ondas gravitacionais em 2014 – que foi prontamente desfeita quando se descobriu que     os equipamentos do “BICEP 2” não tinham precisão suficiente para definir influências       da nossa própria galáxia…Até que, finalmente em 2016, as ondas gravitacionais foram detetadas pelo experimento LIGO.

Agora, foi construído um novo tipo de ‘modulador de polarização’, baseado em um espelho magnético – que promete superar o grande desafio para detectar, de fato, a polarização em modo B… – a capacidade de modular a polarização de micro-ondas em uma ampla faixa de frequência.

A operação de banda larga é necessária para separar o espectro da polarização em modo B…que é extremamente fraca, da radiação de primeiro plano gerada por outras fontes astrofísicas.

Giampaolo Pisano, da Universidade de Cardiff, GRB, idealizador do novo aparelho, assim explicou o desafio… — “Como outras equipes, temos trabalhado há mais de 2 décadas no desenvolvimento de tecnologias que permitam a detecção da ‘polarização em modo B’… que provou ser um grande desafio, pois apenas diminuta parte do sinal total exibe esta polarização.”

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O detector é um metaespelho, um espelho feito de metamateriais. [Imagem: G. Pisano et al.]

Metaespelho

Um componente “chave”…para a detecção da radiação em modo B é conhecido como placa meia-onda, dispositivo usado para modular a polarização da radiação eletromagnética.

Girar a “placa de meia-onda” … faz com que a polarização da radiação também gire, criando um padrão oscilante que pode ser distinguido do ‘sinal constante’… — de uma radiação não-polarizada.

Implementações anteriores dessas placas de meia-onda resultaram em dispositivos de banda estreita…devido às propriedades ópticas dos materiais disponíveis… ou ao projeto utilizado. — Pisano e seus colegas resolveram o problema usando uma abordagem completamente nova…  –  utilizando metamateriais…materiais artificiais … com características não encontradas em materiais naturais – para criar um “espelho magnético“… – que foi combinado com uma “grade polarizante“.

“Os metamateriais nos permitiram inventar um material com as características que precisávamos…Como a abordagem que usamos é nova, ela nos permitiu superar os limites de faixa de frequência que outros pesquisadores enfrentaram… E agora que demonstramos o conceito, precisamos realizar testes de qualificação espacial para demonstrar sua robustez para um lançamento por satélite… Também precisamos implantá-lo em instrumentos de detecção de modo B – baseados em terra – para demonstrar sua usabilidade no campo”… – concluiu o pesquisador.  (texto base)

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Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979... (s/ diploma)
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