FUVEST 2018 - 2ª fase - FÍSICA
O prêmio Nobel de Física de 2017 foi
conferido aos três cientistas que lideraram a colaboração LIGO (Laser
Interferometer Gravitational_Wave Observatory), responsável pela primeira detecção direta de ondas
gravitacionais, ocorrida em 14 de setembro de 2015. O LIGO é constituído por
dois detectores na superfície da Terra, distantes 3.000 quilômetros entre si.
Os sinais detectados eram compatíveis com os produzidos pela fusão de dois
buracos negros de massas aproximadamente iguais a 36 e 29 massas solares. Essa
fusão resultou em um único buraco negro de 62 massas solares a uma distância de
1,34 bilhão de anos-luz da
Terra.
a) A detecção foi considerada legítima
porque os sinais foram registrados com diferença de tempo compatível com a
distância entre os detectores. Considerando que as ondas gravitacionais se
propaguem com a velocidade da luz, obtenha a maior diferença de tempo, Δt, que pode
ser aceita entre esses registros para que os sinais ainda sejam considerados
coincidentes.
b) Foi estimado que, no último 0,2 s da
fusão, uma quantidade de energia equivalente a três massas solares foi
irradiada sob
a forma de ondas gravitacionais. Calcule
a potência, P, irradiada.
c) A emissão decorrente da fusão desses
dois buracos negros deu origem a ondas gravitacionais, cuja potência irradiada
foi maior do que a potência irradiada sob a forma de ondas eletromagnéticas por
todas as estrelas do Universo. Para quantificar esta afirmação, calcule a
potência total irradiada pelo Sol. Obtenha o número N de sóis necessários
para igualar a potência obtida no item b.
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