Observatórios Para Astronomia De Ondas Gravitacionais

Desde 11 de fevereiro de 2016, a detecção das ondas gravitacionais, previstas pela Teoria da Relatividade Geral, abriu uma nova janela para a observação do Universo: a “Astronomia de Ondas Gravitacionais”, cujo espectro é totalmente distinto do eletromagnético e do de raios-cósmicos. Esta nova astronomia certamente vai revolucionar, ainda neste século XXI, o conhecimento que temos do Universo.
O esforço para esta detecção/observação de ondas gravitacionais vem ocorrendo em algumas frentes: utilizando as técnicas de interferometria laser de solo (e, no futuro, no espaço), massas ressonantes (barras e esferas), “pulsar timing arrays” e detecção do modo B da radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Dentre estas, certamente a mais promissora é a técnica de interferometria laser implementada pelo projeto Advanced LIGO (aLIGO), que realizou as primeiras detecções de ondas gravitacionais, durante a sua primeira busca (O1), em 14 de setembro e 26 de dezembro de 2015. Este mesmo projeto planeja chegar a uma taxa de observação de aproximadamente uma observação a cada dois dias, em torno de meados da década de 20.
Por ser uma técnica bem-sucedida, é seguro planejar o seu uso em observatórios futuros, tais como no Brasil ou na América do Sul. E a perspectiva de uma rede de observatórios contar com um observatório no Brasil ou na América do Sul (hemisfério sul) abre a possibilidade de investimento estrangeiro neste projeto pelos países que já participam dessa rede.
Estão sendo propostas algumas ações para a participação de pesquisadores de instituições paulistas, e colaboradores, no esforço mundial para a detecção/observação de ondas gravitacionais. A primeira é a remontagem da antena de ondas gravitacionais Mario Schenberg (que antes se encontrava no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP), em São Paulo), agora no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), em São José dos Campos, e o seu aperfeiçoamento, para deixá-la com sensibilidade suficiente para detecção/observação. A segunda é continuar participando do projeto LIGO e suas versões mais avançadas. A terceira é participar em outras frentes de detecção promissoras e outras colaborações.
São do escopo destas ações os seguintes aspectos: projeto, desenvolvimento de instrumentação e análise de dados e caracterização de detectores e observatórios para astronomia/astrofísica de ondas gravitacionais.
 
As Quatro Faixas mais Promissoras de Observação
As principais técnicas em desenvolvimento atual se restringem à faixa de frequência que vai desde 10^(-18) Hz, que corresponde a comprimentos de ondas do tamanho do Universo visível, até cerca de 10^4 Hz. Dentro desta faixa existem quatro faixas de frequência que estão efetivamente sendo exploradas. São elas:
 
A) A faixa de 10^(-18) Hz a 10^(-15) Hz observada através dos experimentos que buscam os modos B de polarização na radiação cósmica de fundo eletromagnética em micro-ondas, tais como o BICEP (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) e o Keck Array,
 
B) A faixa de 10^(-9 Hz a 10^(-8) Hz pela técnica de Pulsar Timing Array (PTA) utilizando radiotelescópios (colaborações PPTA, EPTA e NANOGrav) que observam cerca de 40-50 pulsares, os mais regulares existentes,
 
C) A faixa de 10^(-4) Hz a 1 Hz que será coberta pelos interferômetros no espaço, tais como o eLISA, o BBO (Big Bang Observer), o DECIGO e o gLISA,
 
D) E finalmente a faixa de 10 Hz a 10^4 Hz, coberta pelos interferômetros de solo (aLIGO, aVirgo, KAGRA, LIGO Índia e GEO, e os futuros ET, Cosmic Explorer e, esperamos, o South American Interferometer), as barras ainda existentes (Nautilus e Auriga) e as antenas esféricas (Mini-GRAIL e Schenberg).
 
Participantes:
 
Prof. Odylio Denys de Aguiar (INPE),
Prof. Nei Fernandes de Oliveira Jr. (IF-USP),
Prof. José Carlos Neves Araújo (INPE),
Prof. Massimo Tinto (Caltech),
Prof. Joaquim José Barroso de Castro (ITA),
Prof. Anderson Campos Fauth (UNICAMP),
Prof. Rogério Moraes Oliveira (INPE),
Prof. Rubens de Melo Marinho Júnior (ITA),
Prof. Kilder Leite Ribeiro (UFRB),
Prof. Carlos Frajuca (CEFET-SP),
Prof. Márcio Eduardo da Silva Alves (UNESP),
Prof. Sérgio Turano, de Souza (CEETEPS),
Prof. Fábio da Silva Bortoli (CEFET-SP),
Dr. César Augusto Costa (INPE),
Dr. Vincenzo Liccardo (ITA),
Dr. Leandro Aparecido Nogueira de Paula (UWA),
Natália do Carmo Carvalho (doutorando em UWA),
Márcio Constâncio Jr (doutorado em INPE),
Elvis Camilo Ferreira (mestre, INPE),
Marcos André Okada (INPE),
Allan Douglas Silva (INPE),
Diego Hiroshi Taira (INPE).
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