Uma colisão recorde de buraco negro chocou os cientistas com seu tamanho e velocidade. O evento, detetado pelo observatório LIGO-Virgo-KAGRA, viu dois buracos negros massivos - cada um com mais de 100 vezes mais massa que o nosso Sol - fundirem-se para formar um gigante cósmico giratório. O resultado final é um buraco negro com mais de 225 vezes mais massa que o Sol, girando a velocidades que se aproximam dos limites da física. Esta descoberta não só quebrou o recorde anterior de tamanho de buraco negro, mas também subverteu a nossa compreensão do mecanismo de formação dos buracos negros.
Dois buracos negros gigantescos colidiram no espaço profundo, formando um gigante que subverteu as teorias existentes. Cientistas dizem que esta é a fusão mais massiva e mais rápida já detectada
A colaboração LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) fez uma descoberta revolucionária, detectando a fusão de buracos negros mais massiva já registrada usando ondas gravitacionais. A detecção foi possível graças aos observatórios LIGO em Hanford e Livingston, financiados pela National Science Foundation (NSF). A massa do buraco negro formado após a fusão é mais de 225 vezes a do Sol. O sinal, de número GW231123, foi capturado durante a quarta campanha de observação (O4) da rede LVK em 23 de novembro de 2023.
As massas dos dois buracos negros que se fundiram desta vez são estimadas em 100 e 140 vezes a do Sol, respectivamente. Eles não são apenas enormes em tamanho, mas também giram extremamente rápido. Esta combinação torna a análise de sinais extremamente difícil e sugere que as origens destes buracos negros podem ser extremamente complexas.
As ondas gravitacionais são pequenas ondulações no espaço-tempo produzidas por eventos cósmicos de alta energia, como a colisão de objetos massivos como buracos negros ou estrelas de nêutrons. Essas ondas viajam para fora de sua fonte na velocidade da luz, esticando e comprimindo o espaço ao longo do caminho. Embora as ondas gravitacionais sejam extremamente fracas quando atingem a Terra, elas carregam informações valiosas sobre a natureza, o movimento e a estrutura dos objetos que as produziram, proporcionando uma forma única de observar o universo além do que a energia luminosa pode revelar.
“Este é o buraco negro binário mais massivo que já observámos através de ondas gravitacionais e representa um verdadeiro desafio à nossa compreensão de como os buracos negros se formam”, disse Mark Hannum, professor da Universidade de Cardiff e membro da colaboração científica LIGO. "Buracos negros desta magnitude são proibidos em modelos padrão de evolução estelar. Uma possibilidade é que os dois buracos negros neste binário tenham se formado a partir da fusão de buracos negros menores anteriores."
Os cientistas observaram cerca de 300 fusões de buracos negros através de ondas gravitacionais, incluindo novos candidatos a fusões de buracos negros descobertos nas observações atuais do O4. Antes de GW231123, o maior buraco negro binário confirmado estava associado ao evento GW190521, que tinha uma massa total significativamente menor de “apenas” 140 vezes a massa do Sol.
Quebrando os limites da detecção
A alta massa e a velocidade de rotação extremamente rápida do buraco negro em GW231123 romperam os limites da tecnologia de detecção de ondas gravitacionais e dos modelos teóricos existentes. A extração de informações precisas dos sinais requer o uso de modelos teóricos que possam explicar a dinâmica complexa dos buracos negros em rápida rotação.
O Dr. Charlie Hoy, da Universidade de Portsmouth, explicou: "O buraco negro parece estar a girar muito rapidamente - perto do limite permitido pela teoria geral da relatividade de Einstein. Isto torna o sinal difícil de modelar e interpretar. Este é um excelente estudo de caso para avançar no desenvolvimento das nossas ferramentas teóricas."
Os investigadores continuam a refinar as suas análises e a melhorar os modelos utilizados para explicar tais eventos extremos. “Os acadêmicos levarão anos para desvendar completamente esse complexo padrão de sinalização e todas as suas implicações”, disse o Dr. Gregorio Carullo, professor assistente da Universidade de Birmingham. "Embora a explicação mais provável continue a ser a fusão de buracos negros, cenários mais complexos podem ser a chave para decifrar as suas características inesperadas. Tempos emocionantes estão por vir!"
A astronomia de ondas gravitacionais entra em uma nova era
Detectores de ondas gravitacionais como o LIGO nos Estados Unidos, o Virgo na Itália e o KAGRA no Japão são projetados para medir pequenas distorções no espaço-tempo causadas por eventos cósmicos violentos, como fusões de buracos negros. A quarta execução de observação começa em maio de 2023, e os resultados da primeira fase (até janeiro de 2024) serão divulgados no final deste verão.
“Este evento levou nossas capacidades de instrumentação e análise de dados aos seus limites atuais”, disse a Dra. Sophie Beeny, pesquisadora de pós-doutorado na Caltech. "Este é um exemplo poderoso de quanto podemos aprender com a astronomia de ondas gravitacionais e de quanto ainda resta a ser descoberto."
Compilado de /scitechdaily