Ondas Gravitacionais
Ondas Gravitacionais
Ondas gravitacionais (GWs, do inglês gravitational waves) oferecem uma nova e fundamental janela para o Universo, constituindo uma das bases da moderna astronomia multimensageira. Previstas pela relatividade geral, essas perturbações do espaço-tempo se propagam praticamente sem serem afetadas pela matéria, preservando informações originais sobre suas fontes e permitindo o acesso a regiões que seriam de outro modo ocultas às observações eletromagnéticas — desde as propriedades de buracos negros até o interior de estrelas de nêutrons, e a física pré-recombinação além do fundo cósmico de micro-ondas.
As observações dos detectores LIGO, Virgo e KAGRA revelaram fusões de pares de buracos negros, de estrelas de nêutrons e de sistemas mistos buraco negro–estrela de nêutrons, possibilitando testes de alta precisão da relatividade geral no regime de campos fortes. Além disso, os eventos de ondas gravitacionais funcionam como sirenes padrão, oferecendo um método independente e altamente promissor para medir distâncias cosmológicas e restringir parâmetros cosmológicos. Observatórios futuros, como o LISA, o Einstein Telescope e o Cosmic Explorer, ampliarão ainda mais essa fronteira, investigando milhares de fusões, incluindo as de buracos negros massivos, sistemas com razões extremas de massa e fundos estocásticos originados no Universo primordial.
Nosso grupo investiga o novo campo da cosmologia com ondas gravitacionais. Desenvolvemos métodos estatísticos para analisar diferentes classes de sirenes gravitacionais: espectrais (baseadas no espectro de massas dos objetos compactos), brilhantes (eventos multimensageiros com contrapartes eletromagnéticas) e escuras, que podem ser correlacionadas com dados de estrutura em grande escala para medir parâmetros cosmológicos. Essa abordagem permite realizar testes independentes de modelo para diferentes cenários cosmológicos e oferece restrições complementares sobre a teoria subjacente da gravidade. Também estudamos outros testes cosmológicos que podem ser realizados com catálogos de eventos de ondas gravitacionais.
As ondas gravitacionais constituem ainda uma das poucas sondas diretas possíveis do Universo primordial. Como elas se desacoplam da matéria quase imediatamente após sua geração, as ondas gravitacionais primordiais teriam atravessado toda a história cósmica praticamente inalteradas, preservando informações sobre processos em escalas de energia muito além do alcance de experimentos terrestres. Há diversos mecanismos possíveis de produção de ondas gravitacionais. Nosso grupo tem interesse particular em transições de fase de primeira ordem e em ondas gravitacionais induzidas por flutuações escalares de segunda ordem. Nosso objetivo é estudar os mecanismos de produção de ondas gravitacionais e testá-los usando restrições observacionais em larga escala.