Nova abordagem para detecção de ondas gravitacionais abre a fronteira em frequência antes invisível!

Cientistas revelaram uma nova abordagem para detectar ondas gravitacionais na faixa de frequência de millihertz, proporcionando acesso a fenômenos astrofísicos e cosmológicos que não são detectáveis com os instrumentos atuais.

Por University of Birmingham

Editado por Stephanie Baum, revisado por Robert Egan

Traduzido e adaptado por Marco Centurion

Ondas gravitacionais de buracos negros em fusão. Ilustração 3D. (Créditos da imagem: Peter Jurik/Alamy)

As ondas gravitacionais, que são ondulações no espaço-tempo previstas por Einstein, foram observadas em altas frequências por interferômetros terrestres como LIGO e Virgo, e em frequências ultrabaixas por arranjos de temporização de pulsares. No entanto, a faixa intermediária permaneceu um ponto cego científico.

Desenvolvido por pesquisadores das Universidades de Birmingham e Sussex, o novo conceito de detector utiliza tecnologias de ponta de cavidade óptica e relógio atômico para detectar ondas gravitacionais na elusiva faixa de frequência de millihertz (10⁻⁵ até 1 Hz).

Publicando sua proposta na Classical and Quantum Gravity, os cientistas revelam um detector que usa avanços na tecnologia de ressonadores ópticos, originalmente desenvolvida para relógios atômicos ópticos, na intenção de medir minúsculos deslocamentos de fase na luz laser causados por ondas gravitacionais passageiras. Diferentemente dos interferômetros de grande escala, esses detectores são compactos e relativamente imunes a ruídos sísmicos e newtonianos.

A coautora Dra. Vera Guarrera, da Universidade de Birmingham, comentou

"Ao usar a tecnologia amadurecida no contexto dos relógios atômicos ópticos, podemos estender o alcance da detecção de ondas gravitacionais para uma faixa de frequência completamente nova com instrumentos que cabem em uma bancada de laboratório. Isso abre a emocionante possibilidade de construir uma rede global de tais detectores e buscar sinais que, de outra forma, permaneceriam ocultos por pelo menos mais uma década."

Na faixa de frequência de millihertz, que às vezes são chamada de "faixa intermediária", espera-se que contenha sinais de uma variedade de fontes astrofísicas e cosmológicas, incluindo binárias compactas de anãs brancas e fusões de buracos negros. Missões espaciais ambiciosas, como a LISA (Laser Interferometer Space Antenna), também visam essa faixa de frequência, mas estão programadas para lançamento na década de 2030. Os detectores de ressonador óptico propostos poderiam começar a explorar esse território agora.

O coautor Professor Xavier Calmet, da Universidade de Sussex, comentou

"Este detector nos permite testar modelos astrofísicos de sistemas binários em nossa galáxia, explorar as fusões de buracos negros massivos e até mesmo buscar fundos estocásticos do universo primitivo. Com este método, temos as ferramentas para começar a investigar esses sinais a partir do solo, abrindo o caminho para futuras missões espaciais."

Embora futuras missões baseadas no espaço, como a LISA, ofereçam sensibilidade superior, sua operação está a mais de uma década de distância. Os detectores de cavidade óptica propostos fornecem um meio imediato e econômico para explorar a banda de millihertz.

O estudo também sugere que a integração desses detectores com redes de relógios existentes poderia estender a detecção de ondas gravitacionais a frequências ainda mais baixas, complementando observatórios de alta frequência como o LIGO.

Cada unidade consiste em duas cavidades ópticas ultra estáveis ortogonais e uma referência de frequência atômica, permitindo a detecção multicanal de sinais de ondas gravitacionais. Esta configuração não apenas aumenta a sensibilidade, mas também permite a identificação da polarização da onda e da direção da fonte.

Artigo encontrado no site da agência de divulgação científica estadunidense Phys.org  (originalmente publicado em 02/10/2025)

Link para acesso ao original: https://phys.org/news/2025-10-approach-gravitational-milli-hz-frontier.html