Astrofísicos detetam um zumbido inexplicável no universo, possivelmente ligado à fusão de antigos buracos negros.

Por todo o lado, entre observatórios de rádio e ecrãs de computador, surgiu um padrão estranho no tempo dos relógios estelares distantes. Não é um surto, um flash ou uma explosão. É um murmúrio cósmico constante, um “zumbido” baixo e contínuo que parece vir de todas as direções ao mesmo tempo — e poderá ser o sinal tão esperado de buracos negros supermassivos antigos a colidirem lentamente no passado remoto. Afinal, o universo pode estar mesmo a zumbir.

No ecrã, uma floresta de pontos — pulsos de milissegundo vindos de estrelas mortas — aterra com precisão metronómica. E depois nota-se. Os tique-taques desviam-se, mesmo que só um pouco, ao longo dos anos. Não é o caos. É um padrão que sussurra pelo céu fora.

Todos já tivemos aquele momento em que a sala fica silenciosa e, de repente, se ouve um zumbido inexplicável. Esta sensação foi parecida, mas à escala galáctica. O céu deixou, de repente, de parecer tão vazio. O universo está a zumbir.

O que é exatamente este zumbido?

Os astrofísicos acreditam estar a observar um mar de ondas gravitacionais com comprimentos de onda medidos em anos-luz. Os “cantores” serão provavelmente pares de buracos negros supermassivos — com massas de milhões a milhares de milhões de Sóis — presos em espirais lentas após a colisão de duas galáxias. As suas ondulações não “tocam” como um sino; dobram o próprio tempo, alterando subtis chegadas dos pulsos de estrelas ultraestáveis chamadas pulsares de milissegundo.

Durante mais de 15 anos, equipas como a NANOGrav, EPTA, PPTA, InPTA e CPTA observaram dezenas destes pulsares, cronometrando-os com precisão. Um dos metrónomos mais fiéis, o PSR J1713+0747, mantém o tempo de forma tão estável que qualquer desvio se destaca, como um batimento num quarto silencioso. Os dados coletivos mostram uma oscilação sutil e correlacionada nos tique-taques, mais forte entre pares distantes no céu — exatamente a assinatura prevista pelos teóricos para um fundo universal.

Isto não é áudio. É um padrão nos resíduos temporais a frequências de nano-hertz — ondas tão lentas que uma “nota” pode demorar anos. A explicação principal aponta uma dança ancestral de buracos negros que começou quando o universo era jovem e as galáxias colidiam mais frequentemente. Ao longo de milhares de milhões de anos-luz, buracos negros massivos devem estar a fundir-se aos milhares, com as suas ondulações a comporem uma linha de baixo de fundo. Opções exóticas — cordas cósmicas, ondas-relíquia do universo infantil — ainda não estão excluídas, e este mistério mantém as antenas alerta.

Como é que os cientistas “ouvem” um som que ninguém ouve

Primeiro, tratam os pulsares como um detetor à escala da galáxia. A chegada de cada pulso é prevista numa engrenagem intricada que contempla a física das estrelas de neutrões, o plasma interestelar, o movimento da Terra e os relógios dos observatórios. Depois procuram uma oscilação comum em vários pulsares — a famosa curva “Hellings–Downs” — que revela ondas gravitacionais a atravessar toda a rede de pulsar.

O ruído é o “tempo meteorológico” diário do cosmos: o vento solar, eletrões errantes, até minúsculos desvios dos relógios. As equipas cruzam dados dos telescópios, modelam o plasma e testam se a correlação segue o padrão angular exclusivo das ondas gravitacionais e não algum efeito local. Sejamos sinceros: ninguém acerta à primeira nas correções. A confiança vem com o tempo, replicação e uma coligação de observatórios a falar a uma só voz.

Os cientistas continuam cautelosos com palavras como “deteção”, e é um suspense responsável.

“Este zumbido não é um evento isolado. É um coro. Cada par de buracos negros antigos acrescenta uma nota, e juntos moldam um fundo que nunca se desliga.”

• Siga as colaborações: NANOGrav, EPTA, PPTA, InPTA, CPTA e o International Pulsar Timing Array.
• Curioso para explorar? Conjuntos de dados públicos e ferramentas como o enterprise e libstempo permitem brincar com resíduos temporais.
• Fique atento à “prova irrefutável”: pares individuais de buracos negros resolvidos separadamente e curvas de correlação mais nítidas nos próximos lançamentos de dados.

Porque isto importa (e o que vem a seguir)

As ondas gravitacionais transformaram a astronomia numa ciência “multissensorial” e este zumbido expande o nosso alcance até aos batimentos mais lentos. Dá-nos um censo de pares de buracos negros supermassivos ao longo do tempo cósmico, uma forma de avaliar quantas vezes as galáxias realmente se fundem e uma oportunidade de investigar a física que leva estes monstros a juntarem-se através de gás, estrelas e matéria escura. Também abre uma janela sobre o universo primordial que a luz não nos pode mostrar.

Os gigantes em fusão podem não ter pressa. As últimas espirais podem demorar milhões de anos. Porém, os dados vão-se refinando, ano após ano, pulsar após pulsar. O futuro Square Kilometre Array encontrará mais metrónomos estelares e irá aprimorar este fundo como uma lente. Nos anos 2030, o observatório espacial LISA vai ouvir frequências mais altas, fazendo a ponte entre esta “linha de baixo” e os ritmos mais rápidos detetados por LIGO–Virgo–KAGRA.

Parte do que vamos aprender poderá reescrever a forma como imaginamos o crescimento das galáxias e as primeiras sementes dos buracos negros. Espera-se apanhar pares de supermassivos a sobressair acima do murmúrio, mapear as suas órbitas e assistir às maiores colisões do universo com relógios em vez de câmaras. Talvez se lembre deste momento silencioso e maroto — quando o cosmos começou a soar menos como silêncio absoluto e mais como uma sala com uma coluna oculta, a tocar uma música que só agora começamos a aprender a escutar.

Perguntas Frequentes :

• O universo está mesmo a produzir um som? Não. Não existe som audível transmitido pelo ar no espaço. O “zumbido” é uma forma poética de descrever um fundo de ondas gravitacionais que altera subtilmente os tempos dos pulsares.
• Como é que os cientistas o descobriram? Ao cronometrar pulsares de milissegundo durante mais de 15 anos e procurar um padrão de correlação em todo o céu — a curva de Hellings–Downs — entre dezenas de estrelas.
• Porque se pensa que são buracos negros antigos em fusão? Os modelos preveem um fundo gerado por inúmeros pares de buracos negros supermassivos formados por fusão de galáxias. A amplitude e inclinação observadas encaixam melhor nessa ideia do que em alternativas, até agora.
• Poderá ser algo exótico, como cordas cósmicas? Possivelmente. Alguns modelos exóticos ajustam-se a partes dos dados. Medições futuras ao espetro e polarização ajudarão a distinguir estes cenários.
• Posso “ouvi-lo” em casa? Não é possível ouvir ondas de nano-hertz, mas é possível visualizá-las. As colaborações partilham dados públicos e até convertem sinais para áudio com altura (“pitch”) ilustrativo. É ciência com banda sonora.