Danos atrasam o reinício do detector gigante de ondas gravitacionais da Itália

No final deste mês, os físicos retomarão sua busca por monstros astrofísicos: buracos negros e estrelas de nêutrons se chocando no escuro e emitindo ondulações no espaço chamadas ondas gravitacionais. Mas um dos três detectores que detectaram essas ondas – Virgo, perto de Pisa, na Itália – teve problemas técnicos que atrasaram seu reinício, três anos depois que todas as instalações foram fechadas para manutenção e atualizações. Nos próximos meses, apenas os dois detectores do Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), na Louisiana e no estado de Washington, coletarão dados, tornando mais difícil identificar as fontes no céu.

O problema parece não ter origem nas atualizações, mas em partes mais antigas que estão criando ruídos que abafariam muitos sinais, diz Fiodor Sorrentino, físico do Instituto Nacional de Física Nuclear da Itália (INFN) e coordenador de comissionamento do Virgo. "Mas não podemos ter 100% de certeza" antes de abrir o detector, diz ele. Daniel Holz, um astrofísico da Universidade de Chicago, diz que esses soluços são normais, embora o LIGO e o Virgo os tenham evitado. "Nos é devido esse tipo de má sorte porque nossa boa sorte excessiva teve que acabar."

A boa sorte começou em 2015, quando os detectores do LIGO detectaram pela primeira vez as ondulações produzidas quando dois enormes buracos negros giravam um no outro e se fundiam. Dois anos depois, o LIGO e o Virgo detectaram uma fusão próxima de duas estrelas de nêutrons, que desencadeou uma explosão chamada kilonova, que também foi observada por inúmeros telescópios. Até agora, os três detectores registraram mais de 90 fusões de buracos negros e duas de estrelas de nêutrons.

Cada detector é um enorme dispositivo óptico em forma de L chamado interferômetro. A luz salta entre espelhos pesados ​​nas extremidades de cada braço do L. Alguma luz vaza pelos espelhos no cotovelo, e os dois feixes de luz interferem, cancelando ou reforçando um ao outro, dependendo dos comprimentos relativos dos braços. Uma onda gravitacional passageira geralmente estica um braço mais do que o outro, fazendo com que a luz saia do dispositivo em sincronia com a onda.

Para identificar o alongamento minúsculo, os braços devem ser longos. Os de LIGO têm 4 quilômetros de extensão e os de Virgem, 3 quilômetros. Os detectores também devem amortecer outras vibrações para estabilizar o comprimento de cada braço em 1 femtômetro, a largura de um próton. Portanto, todo o equipamento reside em uma câmara de vácuo e um elaborado sistema de suspensão suporta cada espelho. Os problemas de Virgem parecem ter surgido na suspensão e nos retrovisores.

Cada um de seus espelhos de 40 quilos está pendurado em um par de finas fibras de vidro. Em novembro de 2022, uma fibra que sustentava um espelho quebrou. Embora o espelho tenha caído a uma distância mínima, o choque parece ter afrouxado um dos quatro ímãs afixados no espelho e usados ​​para estabilizá-lo, diz Sorrentino. Os movimentos do ímã geram um pouco de calor – literalmente vibrações no vidro. Além disso, um espelho no outro braço que sofreu queda semelhante em 2017 agora aparenta ter pequena trinca interna que está crescendo e gerando calor. O ruído limita a sensibilidade de Virgo a aproximadamente metade do que era no final da última corrida.

Os problemas tornaram-se aparentes apenas recentemente porque algumas das atualizações demoraram mais do que o esperado para serem concluídas, diz Gianluca Gemme, físico do INFN e porta-voz da equipe Virgo de 850 membros. Em vez de reiniciar o detector, os pesquisadores abrirão sua câmara de vácuo para remover o ímã solto de um espelho e recolocar o outro espelho. Esse trabalho deve ser concluído até julho, diz Gemme. Afinar o instrumento levaria mais alguns meses. "Se tudo correr bem e não houver fontes ocultas adicionais de ruído, poderemos ingressar no [LIGO] no outono", diz Gemme. Ainda assim, Sorrentino adverte: "Esta situação atual é um pouco assustadora porque você nunca sabe o que vai acontecer quando você colocar as mãos em seus [espelhos]".

Os dois detectores do LIGO estão funcionando bem e devem estar prontos para o reinício em 24 de maio, diz Patrick Brady, astrofísico da Universidade de Wisconsin-Milwaukee e porta-voz da colaboração do LIGO. Mas a perda temporária de Virgem limitará a ciência que pode ser feita. Três detectores podem identificar uma fonte no céu em algumas dezenas de graus quadrados. Com dois, a localização é bem pior.