Um estudo mediu, pela primeira vez num único arcabouço, o fundo astrofísico que os três candidatos a suceder a missão europeia vão encontrar — e descobriu que, abaixo de um hertz, o limite não é o instrumento. São as próprias fontes.

Imagine três naves espaciais separadas umas das outras por 395 milhões de quilômetros, dispostas nos vértices de um triângulo que gira em torno do Sol a uma distância de uma vez e meia a que separa a Terra da nossa estrela. Entre elas viajam feixes de laser que levam mais de vinte minutos para completar o percurso de ida e volta.

A missão desses três veículos é medir variações na distância entre massas de teste em queda livre — variações menores que o diâmetro de um átomo ao longo de centenas de milhões de quilômetros. O objetivo é ouvir o ronco mais grave do cosmos, ondas gravitacionais tão lentas que um único ciclo demora dias para passar.

E o resultado, segundo um estudo recém-publicado, é que essa constelação chegaria ao seu posto de observação e encontraria um problema que nenhum engenheiro consegue resolver com espelhos melhores: o céu estaria berrando alto demais.

O trabalho é assinado por Alice Perego, do Observatório da Costa Azul e da Universidade Côte d’Azur, em Nice, ao lado de Matteo Bonetti e Alberto Sesana, da Universidade de Milão-Bicocca e do Instituto Nacional de Física Nuclear italiano, de Silvia Toonen, do Instituto Anton Pannekoek da Universidade de Amsterdã, e de Valeriya Korol, da Organização Holandesa de Pesquisa Espacial e do Instituto Max Planck de Astrofísica.

O grupo submeteu à avaliação uma pergunta que a comunidade de ondas gravitacionais vem adiando: depois do LISA, o que vale a pena construir? A resposta que eles oferecem não vem de um catálogo de promessas, mas de uma contabilidade rigorosa do ruído — e o ruído, nesse caso, não é do instrumento. É feito de estrelas.

Para entender por que essa contabilidade importa, é preciso voltar a setembro de 2015. Foi quando o sinal emitido pela fusão de um par de buracos negros de origem estelar atravessou os detectores do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser, o LIGO, e inaugurou uma forma inteiramente nova de observar o Universo.

Até então, praticamente tudo o que a astronomia sabia vinha da radiação eletromagnética, do rádio aos raios gama, com uma contribuição adicional de raios cósmicos e neutrinos. O LIGO ganhou companhia em 2017, com o interferômetro Advanced Virgo, instalado em Cascina, na Itália, e em 2020, com o KAGRA, construído na província japonesa de Gifu.

Juntos, formaram uma rede global sensível a frequências entre 10 hertz e alguns quilohertz, a faixa em que binárias compactas completam seus últimos segundos de existência. Na extremidade oposta do espectro gravitacional, uma técnica completamente diferente vasculha a região dos nano-hertz.

A comunidade dos conjuntos de cronometragem de pulsares, os pulsar timing arrays, usa os maiores radiotelescópios do planeta para monitorar dezenas de pulsares de milissegundo e procurar padrões de correlação minúsculos nos tempos de chegada dos pulsos de rádio.

O arranjo funciona, na prática, como um detector do tamanho da Galáxia. Em junho de 2023, várias colaborações anunciaram de forma independente indícios de um fundo estocástico de ondas gravitacionais na faixa de 10⁻⁹ a 10⁻⁶ hertz, com confiança estatística entre dois e quatro sigma conforme o conjunto de dados.

O candidato mais provável para explicar o sinal é a população cósmica de pares de buracos negros supermassivos em órbita mútua. Entre essas duas fronteiras existe um vazio observacional. A faixa dos mili-hertz nunca foi sondada, e é ela que o Laser Interferometer Space Antenna, o LISA, deve abrir.

Selecionada como uma das três missões de grande porte da campanha Cosmic Vision 2015-2025 da Agência Espacial Europeia e formalmente adotada em 2024, a missão tem lançamento previsto para 2035 e cobrirá o intervalo de 0,1 a 100 milihertz com três satélites separados por 2,5 milhões de quilômetros.

Essa é, segundo as previsões, a região mais rica em variedade de fontes astrofísicas de todo o espectro gravitacional. O LISA deve registrar binárias de buracos negros massivos, espirais de razão de massa extrema e binárias compactas, estas últimas compostas majoritariamente por pares de anãs brancas.

Os projetos chineses Taiji e TianQin também miram a mesma janela na década de 2030. O que vem depois é o objeto do programa Voyage 2050, a campanha da agência europeia que define as missões científicas espaciais do período de 2035 a 2050.

Uma das três áreas científicas escolhidas trata de novas sondagens físicas do Universo primordial, seja pela radiação cósmica de fundo, seja por ondas gravitacionais. Dentro dessa moldura opera o Grupo de Trabalho Gravitational-Wave Space 2050, encarregado de conceber propostas para um detector espacial pós-LISA que explore frequências além dos mili-hertz.

Três conceitos já circulam na literatura, e são exatamente eles que o estudo de Perego e col

Com informacoes de Space Today.