Ondas Gravitacionais Por: Glauco D. P. Lopes

Um pouco de História...  1864 - James C. Maxwell  eletrodinâmica, onda eletromagnética e relatividade galileana; ?!!  1887 - Michelson e Morley  interferômetro e propagação da luz no “Éter” e ref. absoluto;

Um pouco de História...  1893/1905 - Heaviside, Lorentz e Poincaré  idéia de ondas gravitacionais (OG);  1905 - A. Einstein  Teoria da Relatividade Especial: • velocidade da luz (c) é constante; • independe do movimento do observador; • sistema referencial inercial não-acelerado;  1916 - A. Einstein  Teoria da Relatividade Geral: • movimento relativo; • sistema referencial acelerado; • análise da Gravitação;

Um pouco de História...  1916 - Einstein  OG previstas nas equações da TRG;  1960 - Joseph Weber  métodos p/ detectar as OG;  1965  primeiro detector de massa ressonante;

Um pouco de História...  Anos 70  1a. geração de detectores de massa ressonante (ambiente) e interferometria laser;  1971 - R. Forward  idéia de detectores esféricos;  Anos 80  2a. geração dos detectores (~ 4 K *);  Anos 90  3a. geração (~ 0,1 K);  1991 - Projeto Graviton **  esférico - 4a. ger. (< 0,1 K); * Unidade de temperatura de 0K (Kelvin) -273,16 °C (graus Celsius); ** INPE, USP, CBPF, ITA e UNICAMP;

O que são Ondas Gravitacionais?  Isaac Newton  espaço 3D rígido e indeformável; Espaço e Tempo Absolutos  Albert Einstein  espaço 4D dinâmico e deformável; Espaço-Tempo Relativo

O que são Ondas Gravitacionais? Deformações no Espaço-Tempo = Relatividade Geral Ondulações no Espaço-Tempo = Ondas Gravitacionais

Padrão das OG

Einstein Estava Certo?! Pulsar Binário e OG  1974 ~ 1982 - Russel Hulse e Joseph Taylor:  Rádio telescópio de Arecibo, Porto Rico;  Pulsar binário PSR1913+16;

 Decaimento orbital ~ 75 milionésimos segundo-arco/ano;  Prêmio Nobel de Física em 1993; * Medida de ângulo  1/3600 de grau;

Será possível detectá-las?!

Pioneiro  Massa Ressonante: cilíndrico ou barra (”Weber bar”); University of Maryland e Argonne National Lab. - EUA

Cilíndricos  Massa Ressonante:

Esféricos  Massa Ressonante: esférico; Detector Mário Schenberg Câmaras criogênicas Isolamento vibracional e Refrigerador por diluição Vista superior do detector Detector Mário Schenberg

Odylio Aguiar Frossati & Oliveira

Esféricos  Detectores de massa ressonante: • Grupo Graviton (Schenberg + Newton + Einstein) • Antena Schenberg* (3,9 ~ 4,3 KHz, 0,65 m); • Temp ~ 0,1 K, liga Cu-Al (94% - 6%), 1.150 Kg; • Colaboração internacional c/ Projeto Omega: TIGA (1989) - Lousiana State University - EUA; ELSA (1993) - University of Rome II - Itália GRAIL (1993) - University of Leiden - Holanda * ~ US$ 1 milhão

Interferômetros a Laser LIGO (Laser Interferometer Gravitational Observatory) - EUA

Interferômetros a Laser  Detectores interferométricos a laser: • Faixa de frequência de 10 Hz a 10 KHz; • Colaboração internacional: LIGO - Caltech/MIT - EUA (L = 4 Km); VIRGO - Franco-Italiana (L = 3 Km); GEO 600 - Germano-Britânica (L = 600 m); AIGO - Austrália (L = 600 m); * ~ US$ 100 milhões

Características  Interferômetros a Laser:

Interferômetro Espacial LISA - Laser Interferometer Space Antenna

Interferômetro Espacial LISA - Laser Interferometer Space Antenna

Prováveis Eventos Astrofísicos  Explosão de Supernovas;  Pulsares binários;  Colapso de Estrelas de Nêutrons Binárias;  Colisão de Buracos Negros;

Estrelas de Nêutrons Binária

Buracos Negros

Buracos Negros

Benefícios da Astronomia de OG ´Física: Testes da Relatividade Geral;  Astrofísica: Existência de buracos negros; Massa dos buracos negros; Distribuição de estrelas de nêutrons; Mecanismos de explosão de supernovas; Dinâmica do colapso das binárias; Massas e viscosidades das estr. nêutrons; “Nascimento” do Big-Bang; Etc;

“Lembrai-vos de que as grandes proezas da História foram conquistas do que parecia impossível” (Charlie Chaplin)

Fim

MAIS ASSUNTO EM ... http://www.ligo.caltech.edu http://gravity.phys.lsu.edu http://lisa.jpl.nasa.gov

REFERÊNCIAS:  Texto * ‘O Detector de Ondas Gravitacionais Mário Schenberg’ - DAS/INPE - CIAA-2001  Apostilas ‘Detectores de Ondas Gravitacionais’ - DAS/INPE - 2001  http://www.das.inpe.br/~graviton * Sérgio Ricardo Furtado ( pesquisador/doutorando da Divisão de Astrofísica do INPE - São José dos Campos/SP ); Agradecimento especial a Sérgio Ricardo Furtado pelos esclarecimentos prestados, textos fornecidos sobre ondas gravitacionais, tipos de detectores e pesquisas realizadas no Projeto Graviton Brasileiro;

CRÉDITOS DAS IMAGENS: ESCLARECIMENTO A seguir, cada slide está representado por um número de acordo com a cronologia da palestra. Exemplificando: Slide 01, Slide 02, Slide 03,… até o Slide 33. Note que estão representados os slides que possuem figuras, pois alguns slides contém apenas textos. Cada imagem dos slides está associada aos direitos autorais (Copyright©) e/ou endereço correspondente na internet.

CRÉDITOS DAS IMAGENS: SLIDE 01: Fig 01 - CDA (Copyright© CDCC/CDA-USP São Carlos-SP) SLIDE 02 Fig 02 - SESSÃO ASTRONOMIA (Copyright© CDCC/CDA-USP São Carlos-SP) SLIDE 03: Fig 03 - CAPA PALESTRA - (Copyright© Visual Science Inc. - Sky & Telescope,Vol.100, No.4, outubro de 2000) SLIDE 04: Fig04 -http://landau1.phys.virginia.edu/classes/109/lectures/michelson.html Fig 05 - http://search2.eb.com/nobel/cap/oelerad004a4.html SLIDE 06: Fig 06 - http://www.maths.soton.ac.uk/relativity/GRExplorer/Grav_Waves/GW-detection.html

CRÉDITOS DAS IMAGENS: SLIDE 09: Fig 07 - http://archive.ncsa.uiuc.edu/Cyberia/NumRel/Images/embeding.gif Fig 08 - http://archive.ncsa.uiuc.edu/Cyberia/NumRel/GravWaves.html SLIDE 10: Animação I - Head-on Collision of Two Black Holes (Gravitational Wave Pattern) SLIDE 11: Fig 09 - http://www.uwinnipeg.ca/academic/as/physics/physassoc/humour.html Fig 10 - Copyright© Visual Science Inc. - Sky & Telescope,Vol.100, No.4, outubro de 2000 Fig 11 - Copyright© Kip Thorne - Sky & Telescope,Vol.100, No.4, outubro de 2000 SLIDE 12: Fig 12 - http://www.psc.edu/science/Taylor/Relativity.html SLIDE 13: Fig 13 -http://zebu.uoregon.edu/~imamura/talks/gravity_waves/psr1913.html Fig 14 - http://www.th.physik.uni-frankfurt.de/~jr/gif/phys/hultay.jpg

CRÉDITOS DAS IMAGENS: SLIDE 15: Fig 16 - Copyright© Paul Forman, Smithsonian Institution - Sky & Telescope,Vol.100, No.4, outubro de 2000 SLIDE 16: Tabela 3.1 - Copyright© Sérgio Ricardo Furtado (Capítulo III - ‘Detectores de ondas gravitacionais do tipo massa ressonante e técnicas de criogenia’) - DAS/INPE - São José dos Campos/SP SLIDE 17: Figs 17, 18, 19 e 20 - Copyright© Sérgio Ricardo Furtado (Capítulo III - ‘Detectores de ondas gravitacionais do tipo massa ressonante e técnicas de criogenia’) - DAS/INPE - São José dos Campos/SP SLIDE 18: Figs 21, 22 e 23 - Copyright© Odylio Aguiar - IF/USP - São Paulo/SP Fig 16 - Copyright© Revista Pesquisa FAPESP - Scientific American Brasil, Vol.1, No.1, julho de 2002 SLIDE 20: Figs 24 e 25 - Copyright© Scientific American Brasil, Vol.1, No.6, dezembro de 2002

CRÉDITOS DAS IMAGENS: SLIDE 21: Figs 26, 27, 28 e 29 - Copyright© Sky & Telescope, Vol.100, No.4, outubro de 2000 SLIDE 22: Fig 30 - Copyright© New York Times/Science/LIGO - Sky & Telescope, Vol.100, No.4, outubro de 2000 Fig 31 - Copyright© Sky & Telescope, Vol.100, No.4, outubro de 2000 SLIDE 24: Tabela 3.1 - Copyright© Sérgio Ricardo Furtado (Capítulo III - ‘Detectores interferométricos’) - DAS/INPE - São José dos Campos/SP SLIDE 25: Fig 32 - Copyright© Scientific American Brasil, Vol.1, No.6, dezembro de 2002 Fig 33 - http://lisa.jpl.nasa.gov/whatis.html SLIDE 26: Fig 34 - http://sci.esa.int/content/searchimage/searchresult.cfm?aid=27&cid=1871&oid=30467&ooid=30469

CRÉDITOS DAS IMAGENS: SLIDE 28: Fig 35 a 68 - Copyright© Scientific American Brasil, Vol.1, No.6, dezembro de 2002 SLIDE 29: Fig 69 a 74 - Copyright© Scientific American Brasil, Vol.1, No.6, dezembro de 2002 SLIDE 30: Animação II - Single, Non-Rotating, Distorted Black Hole (Low amplitude disturbance: gravitational waves)