Um espaço maior e melhor

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A busca por ondulações que agitem o espaço no universo acaba de ganhar um grande impulso. Um esforço liderado pelo MIT para construir um detector de ondas gravitacionais maior e melhor receberá US$ 9 milhões de dólares nos próximos três anos da National Science Foundation. A infusão de financiamento apoiará a fase de design do Cosmic Explorer – um observatório de ondas gravitacionais de próxima geração que deverá captar ondulações no espaço-tempo desde o início do Universo. Para isso, os detectores do observatório foram planejados para abranger toda a extensão de uma pequena cidade.

O projeto conceitual do observatório segue os detectores do LIGO - o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro Laser que é operado pelo MIT e Caltech. O LIGO “escuta” as ondas gravitacionais medindo o tempo de dois lasers que viajam do mesmo ponto, descem por dois túneis separados e voltam. Qualquer diferença nos tempos de chegada pode ser um sinal de que uma onda gravitacional passou pelo detector em forma de L. O LIGO inclui dois detectores gêmeos, localizados em locais diferentes nos Estados Unidos. Um conjunto semelhante de detectores, o Virgo, opera na Itália, juntamente com um terceiro, o KAGRA, no Japão.

Juntas, esta rede existente de detectores capta ondulações de fontes de ondas gravitacionais, como a fusão de buracos negros e estrelas de nêutrons, a cada poucos dias. O Cosmic Explorer, acreditam os cientistas, deve aumentar essa taxa para um sinal a cada poucos minutos. A ciência resultante destas detecções poderá fornecer respostas a algumas das maiores questões da cosmologia.

O MIT News conversou com o diretor executivo do Cosmic Explorer, Matthew Evans, que é professor de física no MIT, e com o co-investigador principal Salvatore Vitale, professor associado de física no MIT, sobre o que eles esperam ouvir do universo primitivo.

P:Explique-nos a ideia geral do Cosmic Explorer - o que o tornará um detector de ondas gravitacionais de “próxima geração”?

Evans: Cosmic Explorer é, em certo sentido, um LIGO gigante. Os detectores LIGO têm quatro quilômetros de comprimento para cada braço, e o Cosmic Explorer terá 40 quilômetros de lado, ou seja, 10 vezes maior. E o sinal que recebemos de uma onda gravitacional é essencialmente proporcional ao tamanho do nosso detector, e é por isso que estas coisas são tão grandes.

Quanto maior, melhor, até certo ponto. Em algum momento, você combinou o comprimento do detector com o comprimento de onda das ondas gravitacionais que chegam. E então, se você continuar aumentando, haverá retornos realmente decrescentes em termos de produção científica. Também é difícil encontrar locais para construir um detector tão grande. Quando você fica muito grande, a curvatura da Terra começa a se tornar um problema porque o feixe de laser do detector tem que viajar em linha reta, e isso é menos possível quando um detector é tão grande que precisa se curvar com a Terra.

Em termos de procura de possíveis sites, felizmente agora, ao contrário do que acontecia na década de 1980, quando os sites eram pesquisados ​​para o LIGO, há muitos dados públicos disponíveis digitalmente. Portanto, já temos as primeiras versões de pesquisas algorítmicas que podem pesquisar nos EUA locais potenciais candidatos. Procuramos locais que sejam um pouco planos, mas também um pouco em forma de tigela em termos de altitude, porque isso evitaria algumas escavações. E estamos procurando lugares que não estejam no meio de cidades ou lagos, ou nas montanhas, e que não estejam muito longe de regiões povoadas, para que possamos imaginar a entrada e saída de cientistas. A nossa primeira tentativa mostra que existem alguns candidatos potenciais, especialmente na metade ocidental dos EUA