Os resultados de uma busca abrangente por um fundo de ondas gravitacionais de frequência ultrabaixa foi anunciado por uma equipe internacional de astra´nomos, incluindo cientistas do Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais da Universidade de Birmingham.

Essas ondulações na escala de anos-luz, uma consequaªncia da teoria da relatividade geral de Einstein, permeiam todo o Espaço-tempo e podem se originar de fusaµes dos buracos negros mais massivos do Universo ou de eventos ocorridos logo após a formação do Universo no Big Bang . Os cientistas procuram evidaªncias definitivas desses sinais hávárias décadas.

O International Pulsar Timing Array (IPTA), juntando-se ao trabalho de várias colaborações astrofa­sicas de todo o mundo, concluiu recentemente sua busca por ondas gravitacionais em seu mais recente lana§amento oficial de dados, conhecido como Data Release 2 (DR2).

Este conjunto de dados consiste em dados de tempo de precisão de pulsares de 65 milissegundos - remanescentes estelares que giram centenas de vezes por segundo, varrendo feixes estreitos de ondas de ra¡dio que aparecem como pulsos devido a  rotação - obtidos combinando os conjuntos de dados independentes dos três fundadores do IPTA membros: O Pulsar Timing Array Europeu (EPTA), o Observatório Norte-Americano de Nanohertz para Ondas Gravitacionais (NANOGrav) e o Parkes Pulsar Timing Array na Austra¡lia (PPTA).

Esses dados combinados revelam fortes evidaªncias de um sinal de frequência ultrabaixa detectado por muitos dos pulsares nos dados combinados. As caracteri­sticas deste sinal comum entre pulsares estãode acordo com as esperadas de um "fundo" de onda gravitacional.

O fundo da onda gravitacional éformado por muitos sinais de ondas gravitacionais sobrepostos diferentes emitidos da população ca³smica de buracos negros binários supermassivos (ou seja, dois buracos negros supermassivos orbitando um ao outro e eventualmente se fundindo) - semelhante ao rua­do de fundo das muitas vozes sobrepostas em um corredor.

Este resultado fortalece ainda mais o surgimento gradual de sinais semelhantes que foram encontrados nos conjuntos de dados individuais das colaborações de tempo de pulsar participantes nos últimos anos.

O professor Alberto Vecchio, diretor do Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais da Universidade de Birmingham e membro da EPTA, diz: "A detecção de ondas gravitacionais de uma população de binários de buracos negros macia§os ou de outra fonte ca³smica nos dara¡ insights sem precedentes sobre como as gala¡xias se formam e crescem, ou processos cosmola³gicos que ocorrem no universo infantil. Um grande esfora§o internacional da escala do IPTA énecessa¡rio para atingir esse objetivo, e os pra³ximos anos podem nos trazer uma era de ouro para essas explorações do universo ."

"Este éum sinal muito emocionante! Embora ainda não tenhamos evidaªncias definitivas, podemos estar comea§ando a detectar um fundo de ondas gravitacionais", diz o Dr. Siyuan Chen, membro do EPTA e NANOGrav, e lider do IPTA Pesquisa e publicação de DR2.

O Dr. Boris Goncharov do PPTA adverte sobre as possa­veis interpretações de tais sinais comuns: "Tambanãm estamos investigando o que mais esse sinal poderia ser. Por exemplo, talvez possa resultar de rua­do presente em dados de pulsares individuais que podem ter foi modelado incorretamente em nossas análises."

Para identificar o fundo da onda gravitacional como a origem desse sinal de frequência ultrabaixa, o IPTA também deve detectar correlações espaciais entre pulsares. Isso significa que cada par de pulsares deve responder de uma maneira muito particular a s ondas gravitacionais, dependendo de sua separação no canãu.

Essas correlações de assinatura entre pares de pulsares são a "arma fumegante" para uma detecção de fundo de ondas gravitacionais. Sem eles, édifa­cil provar que algum outro processo não éresponsável pelo sinal. Curiosamente, a primeira indicação de um fundo de onda gravitacional seria um sinal comum como o visto no IPTA DR2. Se este sinal de frequência ultrabaixa espectralmente semelhante estãoou não correlacionado entre pulsares de acordo com as previsaµes tea³ricas seráresolvido com mais coleta de dados, matrizes expandidas de pulsares monitorados e buscas conta­nuas dos conjuntos de dados maiores e mais longos resultantes.

Sinais consistentes como o recuperado com a análise do IPTA também foram publicados em conjuntos de dados individuais mais recentes do que os usados ​​no IPTA DR2, de cada uma das três colaborações fundadoras. A análise do IPTA DR2 demonstra o poder da combinação internacional dando fortes evidaªncias para um fundo de onda gravitacional em comparação com as evidaªncias marginais ou ausentes dos conjuntos de dados constituintes. Além disso, novos dados do telesca³pio MeerKAT e do Indian Pulsar Timing Array (InPTA), o mais novo membro do IPTA, expandira£o ainda mais os conjuntos de dados futuros.

"O primeiro inda­cio de uma onda gravitacional de fundo seria um sinal como o visto no IPTA DR2. Então, com mais dados, o sinal se tornara¡ mais significativo e mostrara¡ correlações espaciais, momento em que saberemos que éuma onda gravitacional Estamos muito ansiosos para contribuir com vários anos de novos dados para o IPTA pela primeira vez, para ajudar a obter uma detecção de fundo de ondas gravitacionais", disse o Dr. Bhal Chandra Joshi, membro do InPTA.

Dados os últimos resultados publicados dos grupos individuais que agora todos podem recuperar claramente o sinal comum, o IPTA estãootimista com o que pode ser alcana§ado uma vez que eles sejam combinados no IPTA Data Release 3. O trabalho já estãoem andamento neste novo lana§amento de dados, que no ma­nimo incluira¡ conjuntos de dados atualizados dos quatro PTAs constituintes do IPTA. Espera-se que a análise do conjunto de dados do DR3 seja conclua­da nos pra³ximos anos.

A Dra. Maura McLaughlin da colaboração NANOGrav diz: "Se o sinal que estamos vendo atualmente éo primeiro inda­cio de uma onda gravitacional de fundo , então, com base em nossas simulações, épossí­vel que tenhamos medidas mais definidas das correlações espaciais necessa¡rias para identificar a origem do sinal comum em um futuro pra³ximo."