Acabamos de descobrir os sons do espaço -tempo. Vamos continuar ouvindo
Menos de uma década desde a primeira detecção de ondas gravitacionais – ripples no próprio espaço -tempo – propôs cortes no orçamento ameaçam silenciar essa ciência inovadora
Ilustração de dois buracos negros orbitando um ao outro.
Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images
Há muito tempo, em uma galáxia distante, dois buracos negros dançaram um no outro, aproximando -se cada vez mais até terminarem em uma colisão cósmica que enviou ondulações através do tecido do espaço -tempo. Essas ondas gravitacionais viajaram por mais de um bilhão de anos antes de chegar à Terra. Em 14 de setembro de 2015, o Observatório de Ondas Gravitacionais do Interferômetro a laser (LIGO) ouviu seu sinal de cantando, marcando a primeira detecção de uma colisão cósmica.
Inicialmente, os cientistas esperavam que o LIGO pudesse detectar apenas algumas dessas colisões. Mas agora, chegando ao 10º aniversário da primeira detecção, já observamos mais de 300 eventos de ondas gravitacionais, descobrindo populações totalmente inesperadas de buracos negros. Ultimamente, em 14 de julho, os cientistas da Ligo anunciaram a descoberta da fusão mais maciça de dois buracos negros já vistos.
A astronomia da onda gravitacional se tornou uma empresa global. Liderado pelos dois detectores de ponta do Ligo nos EUA e fortalecido por colaboração com detectores na Itália (Virgem) e no Japão (Kagra), o campo se tornou uma das fronteiras mais ricas e emocionantes de dados da astrofísica. Ele testa aspectos fundamentais da relatividade geral, mede a expansão do universo e desafia nossos modelos de como as estrelas vivem e morrem.
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O LIGO também estimulou o design e o desenvolvimento de tecnologias além da astronomia. Por exemplo, os avanços nas tecnologias quânticas, que reduzem o ruído e, assim, melhoram a sensibilidade do detector do LIGO, têm aplicações promissoras para microeletrônicos e computação quântica.
Dado tudo isso, não surpreende que o Prêmio Nobel de Física tenha sido concedido aos fundadores da LIGO em 2017.
No entanto, apesar dessa extraordinária história de sucesso, o campo agora enfrenta uma ameaça existencial. O governo Trump propôs reduzir o orçamento da Total National Science Foundation (NSF) em mais da metade: um movimento tão severo que um dos dois detectores do LIGO seria forçado a desligar. A construção e atualização dos dois detectores do LIGO exigiu um investimento público de aproximadamente US $ 1,4 bilhão em 2022, portanto, abandonar metade deste projeto agora constituiria um desperdício gigantesco. Um comitê do Senado dos EUA em meados de julho recuou contra o Ligo mancando, mas o Congresso se dobrou ultimamente contra as demandas de corte do orçamento da administração, deixando-o ainda em cima da mesa.
O corte proposto de US $ 19 milhões ao orçamento de operações do LIGO (uma redução de 2024 de cerca de 40 %) seria um ato de deslumbrante miopia. Com apenas um detector de LIGO em execução, detectaremos apenas 10 a 20 % dos eventos que teríamos visto com os dois detectores operando. Como resultado, os EUA perderão rapidamente sua posição de liderança em uma das áreas mais inovadoras da ciência moderna. A astronomia da onda gravitacional, além de ser um sucesso técnico, é uma mudança fundamental na maneira como observamos o universo. Andar agora seria como inventar o microscópio e depois jogá -lo de lado antes de termos uma boa chance de olhar através da lente.
Eis por que perder um detector tem um impacto tão devastador: o número de eventos de ondas gravitacionais que esperamos detectar depende de quão longe nossos detectores podem “ver”. Atualmente, eles podem identificar uma fusão binária do buraco negro (como a detectada em 2015) a uma distância de sete bilhão Anos leves! Com apenas um dos dois detectores do LIGO em operação, o volume que podemos investigar é reduzido para apenas 35 % do seu tamanho original, cortando a taxa de detecção esperada pela mesma fração.
Além disso, distinguir sinais reais de onda gravitacional do ruído é extremamente desafiadora. Somente quando o mesmo sinal é observado em vários detectores, podemos identificá-lo com confiança como um verdadeiro evento de onda gravitacional, em vez de, digamos, as vibrações de um caminhão que passava. Como resultado, com apenas um detector operando, podemos confirmar apenas os sinais mais antiaderentes e inequívocos. Isso significa que sentiremos falta de eventos extraordinários como o anunciado em meados de julho.
Contabilizando o volume reduzido de detecção e o fato de podermos confirmar apenas os eventos de baunilha, chegamos aos temidos 10 a 20 % das detecções esperadas de ondas gravitacionais.
Por fim, também perderemos a capacidade de acompanhar eventos de ondas gravitacionais com telescópios tradicionais. Vários detectores são necessários para triangular a posição de um evento no céu. Essa triangulação foi essencial para o acompanhamento da primeira detecção de uma fusão binária de estrela de nêutrons. Ao identificar a localização da fusão no céu, os telescópios ao redor do mundo poderiam ser chamados para capturar uma imagem da explosão que acompanhava as ondas gravitacionais. Isso levou a uma cascata de novas descobertas, incluindo a realização de 2017 de que essas fusões compreendem uma das principais fontes de ouro no universo.
Além da LIGO, o orçamento proposto também encerra o apoio dos EUA para a missão de onda gravitacional de ondas gravitacionais liderada pela Europa e quase garante o cancelamento do explorador cósmico de detector de ondas gravitacionais de próxima geração. Os EUA estão, portanto, prontos para perder sua posição de liderança global. À medida que a Europa e a China avançam com projetos ambiciosos como o Telescópio Einstein, Lisa e Tianqin, isso pode resultar não apenas na falta da próxima onda de avanços, mas também em uma fuga de cérebros significativa.
Não podemos prever quais descobertas ainda estão por vir. Afinal, quando Heinrich Hertz confirmou a existência de ondas de rádio em 1887, ninguém poderia imaginar que um dia levaria o sinal da Internet que você usou para carregar este artigo. Isso ressalta um ponto vital: embora os cortes na ciência pareçam ter apenas efeitos menores a curto prazo e o defundimento sistemático das ciências fundamentais mina o fundamento da inovação e da descoberta que há muito tempo conduziu no mundo moderno e alimentou nossas economias.
A detecção de ondas gravitacionais é um avanço a par das primeiras detecções de raios-X ou ondas de rádio, mas ainda mais profundas. Ao contrário das formas de luz, que fazem parte do espectro eletromagnético, as ondas gravitacionais surgem de uma força totalmente diferente da natureza. De certa forma, desbloqueamos um novo sentido para observar o cosmos. É como se antes, só pudéssemos ver o universo. Com ondas gravitacionais, podemos ouvir todos os sons que o acompanham.
Escolher parar de ouvir agora seria tolice.
Esta é um artigo de opinião e análise, e as opiniões expressas pelo autor ou autores são exclusivamente suas e não as de qualquer organização com as quais são afiliadas ou necessariamente as de Scientific American.