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Sub-Torque-Balance Upper Limits on Continuous Gravitational Waves from Scorpius X-1

Utilizando dados do LIGO da primeira parte da quarta corrida de observação, este estudo estabelece os primeiros limites superiores de sub-equilíbrio de torque para ondas gravitacionais contínuas de Scorpius X-1 na faixa de 50–200 Hz, argumentando contra o equilíbrio de torque para uma estrela de nêutrons hadrônica e melhorando significativamente a profundidade de sensibilidade em relação a buscas anteriores.

Autores originais: The LIGO Scientific Collaboration, the Virgo Collaboration, the KAGRA Collaboration, the Precision Ephemerides for Gravitational-Wave Searches (PEGS), Project, :, A. G. Abac, I. Abouelfettouh, F.
Publicado 2026-07-10
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Autores originais: The LIGO Scientific Collaboration, the Virgo Collaboration, the KAGRA Collaboration, the Precision Ephemerides for Gravitational-Wave Searches (PEGS), Project, :, A. G. Abac, I. Abouelfettouh, F. Acernese, K. Ackley, A. Adam, C. Adamcewicz, S. Adhicary, D. Adhikari, N. Adhikari, R. X. Adhikari, V. K. Adkins, S. Afroz, A. Agapito, D. Agarwal, M. Agathos, N. Aggarwal, S. Aggarwal, O. D. Aguiar, I. -L. Ahrend, L. Aiello, A. Ain, P. Ajith, T. Akutsu, S. Albanesi, L. Albers, W. Ali, S. Al-Kershi, C. Alléné, A. Allocca, S. Al-Shammari, P. A. Altin, S. Alvarez-Lopez, W. Amar, O. Amarasinghe, A. Amato, F. Amicucci, C. Amra, C. Anand, A. Ananyeva, S. B. Anderson, W. G. Anderson, M. Andia, M. Ando, M. Andrés-Carcasona, J. L. Andrey, T. Andrić, J. Anglin, J. Anna, S. Ansoldi, J. M. Antelis, S. Antier, M. Aoumi, E. Z. Appavuravther, S. Appert, S. K. Apple, K. Arai, A. Araya, M. C. Araya, M. Arca Sedda, F. Arciprete, J. S. Areeda, N. Aritomi, F. Armato, S. Armstrong, N. Arnaud, M. Arogeti, S. M. Aronson, G. Ashton, Y. Aso, L. Asprea, M. Assiduo, S. Assis de Souza Melo, S. M. Aston, P. Astone, F. Attadio, F. Aubin, K. AultONeal, G. Avallone, E. A. Avila, S. Babak, C. Badger, S. Bae, S. Bagnasco, L. Baiotti, R. Bajpai, T. Baka, K. A. Baker, T. Baker, G. Balbi, G. Baldi, N. Baldicchi, M. Ball, G. Ballardin, S. W. Ballmer, S. Banagiri, B. Banerjee, D. Bankar, T. M. Baptiste, P. Baral, M. Baratti, J. C. Barayoga, K. Baric, B. C. Barish, D. Barker, N. Barman, P. Barneo, F. Barone, B. Barr, M. Barrios, L. Barsotti, M. Barsuglia, D. Barta, M. A. Barton, I. Bartos, A. Basalaev, R. Bassiri, A. Basti, M. Bawaj, P. Baxi, J. C. Bayley, A. C. Baylor, P. A. Baynard II, M. Bazzan, V. M. Bedakihale, F. Beirnaert, M. Bejger, D. Belardinelli, A. S. Bell, C. Bellani, L. Bellizzi, D. Beltran-Martinez, W. Benoit, I. Bentara, M. Ben Yaala, S. Bera, F. Bergamin, B. K. Berger, S. Bernuzzi, M. Beroiz, I. Berry, D. Bersanetti, T. Bertheas, A. Bertolini, J. Betzwieser, D. 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Dunn, U. Dupletsa, D. D'Urso, P. Dutta Roy, H. Duval, P. -A. Duverne, S. E. Dwyer, C. Eassa, M. Eberhardt, M. Ebersold, T. Eckhardt, G. Eddolls, A. Effler, J. Eichholz, H. Einsle, M. Eisenmann, R. A. Eisenstein, M. Emma, K. Endo, R. Enficiaud, L. Errico, R. Espinosa, M. Esposito, R. C. Essick, H. Estellés, T. Etzel, M. Evans, T. Evstafyeva, B. E. Ewing, J. M. Ezquiaga, F. Fabrizi, V. Fafone, S. Fairhurst, X. Fan, A. M. Farah, B. Farr, W. M. Farr, M. Favata, M. Fays, M. Fazio, J. Feicht, M. M. Fejer, J. -N. Feldhusen, E. Fenyvesi, J. Fernandes, T. Fernandes, D. Fernando, S. Ferraiuolo, T. A. Ferreira, M. Ferrer, F. Fidecaro, P. Figura, A. Fiori, I. Fiori, M. Fishbach, R. P. Fisher, R. Fittipaldi, V. Fiumara, R. Flaminio, S. M. Fleischer, L. S. Fleming, E. Floden, H. Fong, J. A. Font, F. Fontinele-Nunes, C. Foo, B. Fornal, P. W. F. Forsyth, K. Franceschetti, A. Franco-Ordovas, F. Frappez, S. Frasca, F. Frasconi, J. P. Freed, Z. Frei, A. Freise, O. Freitas, R. Frey, W. Frischhertz, P. 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Papalini, G. Papigkiotis, A. Paquis, A. Parisi, B. -J. Park, J. Park, W. Parker, G. Pascale, D. Pascucci, A. Pasqualetti, R. Passaquieti, L. Passenger, D. Passuello, O. Patane, A. V. Patel, D. Pathak, A. Patra, B. Patricelli, B. G. Patterson, K. Paul, S. Paul, E. Payne, T. Pearce, M. Pedraza, A. Pele, F. E. Peña Arellano, X. Peng, Y. Peng, S. Penn, M. D. Penuliar, A. Perego, Z. Pereira, C. Périgois, G. Perna, A. Perreca, J. Perret, S. Perriès, J. W. Perry, S. Peters, S. Petracca, C. Petrillo, H. P. Pfeiffer, H. Pham, K. A. Pham, K. S. Phukon, H. Phurailatpam, M. Piarulli, L. Piccari, O. J. Piccinni, M. Pichot, A. Pied, M. Piendibene, F. Piergiovanni, L. Pierini, G. Pierra, V. Pierro, M. Pietrzak, M. Pillas, L. Pinard, I. M. Pinto, M. Pinto, B. J. Piotrzkowski, M. Pirello, M. D. Pitkin, A. Placidi, E. Placidi, M. L. Planas, W. Plastino, C. Plunkett, R. Poggiani, E. Polini, J. Pomper, L. Pompili, J. Poon, E. Porcelli, A. S. Porter, E. K. Porter, C. Posnansky, R. Poulton, J. Powell, G. S. Prabhu, M. Pracchia, B. K. Pradhan, T. Pradier, A. K. Prajapati, K. Prasai, R. Prasanna, P. Prasia, G. Pratten, A. Praveen, G. Principe, G. A. Prodi, P. Prosperi, P. Prosposito, A. Puecher, J. Pullin, P. Puppo, M. Pürrer, H. Qi, M. Qiao, J. Qin, G. Quéméner, V. Quetschke, P. J. Quinonez, R. Rading, I. Rainho, S. Raja, C. Rajan, B. Rajbhandari, K. E. Ramirez, F. A. Ramis Vidal, M. Ramos Arevalo, A. Ramos-Buades, S. Ranjan, M. Ranjbar, K. Ransom, P. Rapagnani, B. Ratto, A. Ravichandran, A. Ray, V. Raymond, M. Razzano, J. Read, J. Regan, T. Regimbau, T. Reichardt, S. Reid, C. Reissel, D. H. Reitze, A. I. Renzini, B. Revenu, A. Revilla Peña, L. Ricca, F. Ricci, M. Ricci, A. Ricciardone, J. Rice, J. W. Richardson, M. L. Richardson, A. Rijal, K. Riles, H. K. Riley, S. Rinaldi, J. Rittmeyer, C. Robertson, F. Robinet, M. Robinson, A. Rocchi, L. Rolland, J. G. Rollins, A. E. Romano, R. Romano, A. Romero-Rodríguez, I. M. Romero-Shaw, J. H. Romie, S. Ronchini, T. J. Roocke, L. Rosa, T. J. Rosauer, C. A. Rose, D. Rosińska, M. P. Ross, M. Rossello-Sastre, S. Rowan, K. Rowlands, S. K. Roy, S. Roy, D. Rozza, P. Ruggi, N. Ruhama, G. H. Ruiz, E. Ruiz Morales, K. Ruiz-Rocha, V. Russ, S. Sachdev, T. Sadecki, P. Saffarieh, S. Safi-Harb, M. R. Sah, S. Saha, T. Sainrat, S. Sajith Menon, K. Sakai, Y. Sakai, M. Sakellariadou, S. Sakon, O. S. Salafia, F. Salces-Carcoba, L. Salconi, M. Saleem, F. Salemi, M. Sallé, S. U. Salunkhe, S. Salvador, A. Salvarese, A. Samajdar, A. Sanchez, E. J. Sanchez, N. Sanchis-Gual, J. R. Sanders, E. M. Sänger, F. Santoliquido, F. Sarandrea, T. R. Saravanan, N. Sarin, P. Sarkar, A. Sasli, P. Sassi, B. Sassolas, B. S. Sathyaprakash, R. Sato, S. Sato, Yukino Sato, Yu Sato, O. Sauter, R. L. Savage, T. Sawada, H. L. Sawant, S. Sayah, V. Scacco, D. Schaetzl, M. Scheel, A. Schiebelbein, M. G. Schiworski, P. Schmidt, S. Schmidt, R. Schnabel, M. Schneewind, R. M. S. Schofield, K. Schouteden, B. W. Schulte, M. Schulz, B. F. Schutz, E. Schwartz, M. Scialpi, J. Scott, S. M. Scott, R. M. Sedas, T. C. Seetharamu, M. Seglar-Arroyo, Y. Sekiguchi, D. Sellers, N. Sembo, A. S. Sengupta, E. G. Seo, J. W. Seo, V. Sequino, M. Serra, A. Sevrin, T. Shaffer, U. S. Shah, M. A. Shaikh, L. Shao, J. Sharkey, A. K. Sharma, Preeti Sharma, Priyanka Sharma, Ritwik Sharma, Sushant Sharma-Chaudhary, P. Shawhan, N. S. Shcheblanov, Z. -H. Shi, R. Shimomura, H. Shinkai, S. Shirke, D. H. Shoemaker, D. M. Shoemaker, R. W. Short, S. ShyamSundar, A. Sider, H. Siegel, V. Sierra, D. Sigg, L. Silenzi, L. Silvestri, M. Simmonds, L. P. Singer, Amitesh Singh, Anika Singh, D. Singh, M. K. Singh, N. Singh, S. Singh, A. M. Sintes, V. Sipala, V. Skliris, B. J. J. Slagmolen, T. J. Slaven-Blair, J. Smetana, D. A. Smith, J. R. Smith, L. Smith, R. J. E. Smith, W. J. Smith, S. Soares de Albuquerque Filho, K. Somiya, I. Song, S. Soni, V. Sordini, F. Sorrentino, H. Sotani, F. Spada, V. Spagnuolo, A. P. Spencer, P. Spinicelli, A. K. Srivastava, F. Stachurski, C. J. Stark, D. A. Steer, N. Steinle, J. Steinlechner, S. Steinlechner, N. Stergioulas, P. Stevens, M. StPierre, M. D. Strong, A. Strunk, A. L. Stuver, M. Suchenek, S. Sudhagar, Y. Sudo, N. Sueltmann, L. Suleiman, K. D. Sullivan, J. Sun, L. Sun, S. Sunil, J. Suresh, B. J. Sutton, P. J. Sutton, K. Suzuki, M. Suzuki, A. Svizzeretto, B. L. Swinkels, A. Syx, M. J. Szczepańczyk, P. Szewczyk, M. Tacca, M. Tagliazucchi, H. Tagoshi, S. C. Tait, K. Takada, H. Takahashi, R. Takahashi, A. Takamori, S. Takano, H. Takeda, K. Takeshita, I. Takimoto Schmiegelow, M. Takou-Ayaoh, C. Talbot, M. Tamaki, N. Tamanini, D. Tanabe, K. Tanaka, S. J. Tanaka, S. Tanioka, D. B. Tanner, W. Tanner, L. Tao, R. D. Tapia, E. N. Tapia San Martín, C. Taranto, A. Taruya, J. D. Tasson, J. G. Tau, A. Tejera, R. Tenorio, H. Themann, A. Theodoropoulos, M. P. Thirugnanasambandam, L. M. Thomas, M. Thomas, P. Thomas, J. E. Thompson, S. R. Thondapu, K. A. Thorne, E. Thrane, J. Tissino, A. Tiwari, Pawan Tiwari, Praveer Tiwari, S. Tiwari, V. Tiwari, M. R. Todd, E. Tofani, M. Toffano, A. M. Toivonen, K. Toland, A. E. Tolley, T. Tomaru, V. Tommasini, T. Tomura, H. Tong, C. Tong-Yu, A. Torres-Forné, C. I. Torrie, I. Tosta e Melo, E. Tournefier, M. Trad Nery, A. Trapananti, R. Travaglini, F. Travasso, G. Traylor, M. Trevor, M. C. Tringali, A. Tripathee, G. Troian, A. Trovato, L. Trozzo, R. J. Trudeau, T. Tsang, S. Tsuchida, K. Tsuji, L. Tsukada, K. Turbang, M. Turconi, C. Turski, H. Ubach, A. S. Ubhi, T. Uchiyama, R. P. Udall, T. Uehara, K. Ueno, V. Undheim, L. E. Uronen, T. Ushiba, M. Vacatello, H. Vahlbruch, G. Vajente, J. Valencia, M. Valentini, E. Vallejo-Pagès, S. A. Vallejo-Peña, S. Vallero, M. van Dael, E. Van den Bossche, J. F. J. van den Brand, C. Van Den Broeck, M. van der Kolk, M. van der Sluys, A. Van de Walle, J. van Dongen, K. Vandra, M. VanDyke, H. van Haevermaet, J. V. van Heijningen, P. Van Hove, J. Vanier, J. Vanosky, N. van Remortel, M. Vardaro, A. F. Vargas, V. Varma, A. Vecchio, G. Vedovato, J. Veitch, P. J. Veitch, S. Venikoudis, J. Venneberg, R. C. Venterea, P. Verdier, M. Vereecken, D. Verkindt, B. Verma, Y. Verma, S. M. Vermeulen, F. Vetrano, A. Veutro, A. Viceré, S. Vidyant, A. D. Viets, A. Vijaykumar, A. Vilkha, N. Villanueva Espinosa, V. Villa-Ortega, E. T. Vincent, J. -Y. Vinet, S. Viret, S. Vitale, A. Vives, L. Vizmeg, H. Vocca, D. Voigt, E. R. G. von Reis, J. S. A. von Wrangel, W. E. Vossius, L. Vujeva, S. P. Vyatchanin, J. Wack, L. E. Wade, M. Wade, K. J. Wagner, L. Wallace, E. J. Wang, H. Wang, W. H. Wang, Y. F. Wang, Z. Wang, G. Waratkar, R. L. Ward, J. Warner, M. Was, T. Washimi, N. Y. Washington, B. Weaver, S. A. Webster, N. L. Weickhardt, M. Weinert, A. J. Weinstein, R. Weiss, L. Wen, K. Wette, C. Wheeler, J. T. Whelan, B. F. Whiting, E. G. Wickens, D. Wilken, B. M. Williams, D. Williams, M. J. Williams, N. S. Williams, J. L. Willis, B. Willke, M. Wils, L. Wilson, C. W. Winborn, J. Winterflood, C. C. Wipf, G. Woan, J. Woehler, N. E. Wolfe, H. T. Wong, I. C. F. Wong, K. Wong, T. 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Artigo original sob licença CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Esta é uma explicação gerada por IA do artigo abaixo. Não foi escrita nem endossada pelos autores. Para precisão técnica, consulte o artigo original. Ler aviso legal completo

Imagine que o universo é uma gigantesca pista de dança cósmica, e um dos dançarinos mais enérgicos é uma estrela minúscula e superdensa chamada estrela de nêutrons, escondida dentro de um sistema binário conhecido como Scorpius X-1. Esta estrela gira tão rápido que é um borrão e, enquanto gira, pode estar oscilando apenas o suficiente para enviar ondulações pelo tecido do espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais. Pense nessas ondas como as ondulações que você vê quando uma pedra atinge um lago, mas em vez de água, é o próprio universo se esticando e comprimindo.

Por anos, cientistas estiveram ouvindo por essas ondulações com detectores gigantes chamados LIGO, esperando captar um vislumbre deste dançarino cósmico. Mas há um porém: a estrela gira tão rápido e os sinais são tão fracos que encontrar eles é como tentar ouvir o cair de um único alfinete em um furacão.

A Grande Teoria do "Equilíbrio de Torque"
Uma ideia popular no mundo da física era que esta estrela de nêutrons atingiu um "equilíbrio de torque" perfeito. Imagine uma criança em um balanço. Se você empurrar a criança (acreção, ou matéria caindo sobre a estrela) exatamente na mesma taxa que a resistência do ar a desacelera (ondas gravitacionais), ela permanece em uma altura constante. Os cientistas pensaram que Scorpius X-1 era exatamente como isso: a matéria caindo sobre ela a fazia girar mais rápido, e as ondas gravitacionais que ela criava a faziam girar mais devagar, mantendo-a em um ritmo perfeito e constante. Se isso fosse verdade, a estrela deveria estar emitindo um sinal muito específico e alto que nossos detectores deveriam ter encontrado facilmente até agora.

A Grande Busca
Neste novo estudo, uma equipe massiva de cientistas usou dados da primeira parte da quarta grande rodada de observação (O4a) dos detectores LIGO, Virgo e KAGRA. Eles não apenas ouviram; eles usaram um truque inteligente chamado "reamostragem". Imagine tentar ouvir uma música que aumenta e diminui de velocidade ligeiramente. Em vez de tentar ouvi-la como ela é, eles rearranjaram digitalmente os dados de áudio para que a música tocasse em uma velocidade perfeitamente constante, tornando muito mais fácil identificar a melodia. Eles buscaram sinais em uma faixa de frequência entre 25 e 200 Hz (o que corresponde à estrela girando entre 12,5 e 100 vezes por segundo, ou um pouco mais rápido se as ondas vierem de um tipo diferente de oscilação).

O Resultado: O Silêncio é Barulhento
Aqui está a parte emocionante: Eles não encontraram o sinal. Mas esse silêncio é, na verdade, uma grande descoberta.

A equipe estabeleceu um novo recorde para o quão silencioso o universo deve ser nesta faixa de frequência específica. Seus limites são tão sensíveis que eles agora argumentam fortemente contra a ideia de que Scorpius X-1 está nesse estado de "equilíbrio de torque" para uma estrela de nêutrons feita de matéria nuclear comum e ordinária (especificamente, um estado de equação hadrônico).

Pense nisso como: Se a teoria do "equilíbrio de torque" fosse verdadeira para uma estrela de nêutrons padrão, a estrela estaria gritando tão alto que nossos detectores a teriam ouvido de uma milha de distância. Em vez disso, a estrela está sussurrando tão suavemente que está abaixo do nível que esperávamos. Os dados sugerem que o equilíbrio está quebrado para esses tipos de estrelas, embora os cientistas observem que incertezas na forma como modelamos o interior da estrela significam que não podemos dizer que é impossível com certeza absoluta. No entanto, a teoria permanece hipoteticamente possível se a estrela for um objeto muito estranho e exótico — como uma estrela de quarks — que ainda poderia se encaixar na teoria.

Os "Outliers" Que Desapareceram
Durante a busca, a equipe encontrou alguns "outliers" — pequenos lampejos nos dados que pareciam um pouco suspeitos, como um ruído fraco que poderia ser um sinal. Um dos mais altos estava em 129,20 Hz. Mas quando eles deram zoom e verificaram os dados com diferentes métodos, e até olharam dados de uma fase posterior da rodada de observação, esses lampejos desapareceram. Eles acabaram sendo apenas ruído aleatório ou falhas (glitches), não uma dança cósmica real. É como ouvir um farfalhar nos arbustos, pensar que é um tigre, mas depois perceber que era apenas o vento.

O Quão Sensíveis Eles Foram?
A busca da equipe foi incrivelmente nítida. No limite superior de sua busca (por volta de 200 Hz), eles podiam detectar uma amplitude de onda gravitacional tão pequena quanto 5×10265 \times 10^{-26} (se calcularmos a média de todos os ângulos possíveis) ou tão baixa quanto 2×10262 \times 10^{-26} se a estrela estiver inclinada da maneira mais favorável. Para colocar isso em perspectiva, eles melhoraram sua profundidade de sensibilidade para cerca de 7075 Hz1/270 - 75 \text{ Hz}^{-1/2}, o que é um salto significativo em relação às buscas anteriores.

O Que Isso Significa?
Embora não tenham encontrado as ondas gravitacionais, eles descobriram algo muito importante: o cenário de "equilíbrio de torque", onde a estrela está perfeitamente equilibrada, provavelmente não está acontecendo para uma estrela de nêutrons padrão nesta faixa de frequência. É possível que a estrela seja um objeto muito estranho e exótico (como uma estrela de quarks) que ainda poderia se encaixar na teoria, mas para uma estrela de nêutrons normal, o equilíbrio está quebrado.

A busca continua! A estrela pode estar girando mais rápido do que 100 Hz, ou as ondas gravitacionais podem estar vindo de um mecanismo inteiramente diferente. Mas, por enquanto, o universo nos disse que Scorpius X-1 não está jogando o jogo do "equilíbrio perfeito" que pensávamos que fosse para a matéria comum. A caçada pela verdadeira natureza deste dançarino cósmico continua.

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