Seja o que for, os cientistas estão animados.
Os astrofísicos detectaram o sinal de onda gravitacional mais estranho até agora, uma observação que poderia forçar os cientistas a reescrever o que sabem sobre o cosmos.
As ondas gravitacionais se formam quando objetos massivos distorcem o espaço-tempo ao seu redor e enviam ondulações pelo universo. Os cientistas capturaram a primeira detecção de tais ondas, formada por dois buracos negros em colisão, em 2015.
Desde então, as detecções de ondas gravitacionais ficaram mais estranhas – e os cientistas ficaram mais excitados. Agora, um grupo de pesquisadores anunciou a primeira detecção de um sinal de onda gravitacional criado por uma colisão envolvendo um objeto maior que a maior estrela de nêutrons conhecida, mas menor que o menor buraco negro conhecido. Embora a detecção seja muito complicada para os cientistas esperarem determinar exatamente o que aconteceu, o sinal gera esperanças de que mais observações estranhas ocorram. Essa detecção pode até anunciar um novo entendimento de como ocorrem grandes explosões estelares chamadas supernovas.
“É um evento fantástico, que realmente mudará a forma como entendemos a formação de buracos negros e estrelas de nêutrons”, disse ao Space Christopher Berry, astrônomo de ondas gravitacionais da Northwestern University e da Universidade de Glasgow e co-autor da nova pesquisa. com. “Isso permanecerá um mistério até que possamos obter mais observações, mas isso não significa que não seja informativo”.
“Estamos muito confiantes nos resultados, este é um sinal realmente bonito”, disse ele. “É um chilro maravilhoso e limpo, se você olhar para os dados. Não pude acreditar na primeira vez que os vi, é impressionante.”
Os cientistas capturaram a onda gravitacional, ou o “chilro”, em 14 de agosto de 2019 e ficaram ainda mais intrigados quando as análises iniciais sugeriram que a colisão poderia ter fundido um buraco negro e uma estrela de nêutrons. A colisão desses dois objetos é um tipo de evento de onda gravitacional que os cientistas esperavam ansiosamente, pois até agora eles só viram fusões de pares correspondentes.
Mas, à medida que os astrofísicos fizeram mais análises sobre os dados, perceberam que estavam olhando para algo ainda mais estranho. De acordo com a análise dos cientistas sobre o evento da fusão, um dos objetos em colisão tinha cerca de 23 vezes a massa do nosso sol – que é um buraco negro – e o outro cerca de 2,6 vezes a massa do nosso sol – isso é … bem, isso é algo.
Mistério de diferença de massa
Esse tamanho se enquadra no que os cientistas chamam de gap de massa: um objeto significativamente menor do que qualquer buraco negro estudado até hoje (cerca de 5 vezes a massa do sol), mas provavelmente também maior que qualquer estrela de nêutrons conhecida (cerca de 2,5 vezes a massa da Sol).
“Fusões de natureza mista – buracos negros e estrelas de nêutrons – são previstas há décadas, mas esse objeto compacto na brecha de massa é uma surpresa completa”, disse o coautor Vicky Kalogera, astrofísico da Northwestern University, em comunicado. “Mesmo que não possamos classificar o objeto com convicção, vimos a estrela de nêutrons mais pesada conhecida ou o buraco negro mais leve conhecido. De qualquer forma, isso quebra um recorde”.
Sob outras circunstâncias, os cientistas podem ter sido capazes de determinar qual era realmente o objeto antes da colisão que criou o chilrear observável. Mas o destino não cooperou aqui. Os cientistas não detectaram nenhum sinal de luz que uma estrela de nêutrons pudesse ter produzido – mas isso não descarta que poderia ter sido uma estrela de nêutrons.
E, diferentemente das colisões geralmente bem combinadas que os cientistas estudaram até hoje, esse par é extremamente desigual, com o objeto maior contendo cerca de nove vezes a massa do menor, dificultando ainda mais os cientistas verem detalhes do evento “chirp” de ondas gravitacionais. “Penso no Pac-Man comendo um pontinho”, disse Kalogera no comunicado. “Quando as massas são altamente assimétricas, o objeto compacto menor pode ser comido pelo buraco negro em uma mordida.”
O evento também foi difícil de estudar porque estava bem distante. A colisão parece ter ocorrido a cerca de 800 milhões de anos-luz de distância da Terra – por contexto, isso é cerca de seis vezes mais distante do que a fusão binária de estrelas de nêutrons detectada em agosto de 2017 por seu flash de luz.
Devido a esses desafios, para realmente desvendar o mistério da diferença de massa cósmica, os cientistas precisarão observar mais desses objetos limítrofes em mais colisões, de preferência colisões que não são tão complicadas de analisar. “Um binário de igual massa seria ótimo, um mais próximo ainda melhor”, disse Berry.
E fixar o reino nebuloso entre a estrela de nêutrons e o buraco negro não é importante apenas por uma questão de precisão, disse Berry: isso mudará nossa compreensão do universo ao nosso redor.
Por um lado, dirá aos cientistas sobre como as estrelas de nêutrons – que Berry chamou de “os melhores coletores de partículas” – funcionam. “A matéria estelar de nêutrons é muito difícil de modelar”, disse ele. “Não é nada que possamos simular aqui na Terra, as condições são muito extremas.” Mas as propriedades dessa matéria determinarão o tamanho máximo de uma estrela de nêutrons, o ponto em que uma grande estrela de nêutrons se torna muito grande e entra em colapso, o limite que observações como esta nova pesquisa ajudarão a determinar.
E entender a diferença de massa (ou a falta dela) repercutiria na astrofísica muito além dessas observações, disse Berry. Há décadas, os modelos astrofísicos assumem que existe realmente uma lacuna entre as maiores estrelas de nêutrons e os menores buracos negros. Se essa lacuna for significativamente menor do que se supunha anteriormente, ou inexistente, esses modelos precisarão ser ajustados. Esses modelos aprimorados podem mudar nossa compreensão do universo de maneira mais ampla do que a própria definição de gap de massa, disse Berry.
No entanto, o mistério da diferença de massa se desenrola, esse novo sinal aponta para o rico futuro das observações das ondas gravitacionais, disse Berry.
“Isso é prova do fato de que estamos apenas começando a explorar o universo com ondas gravitacionais”, disse ele. “Não sabemos o que há por aí. Vimos algumas das fontes mais comuns agora, sabemos qual é o tipo típico de ondas gravitacionais. Mas, com toda a complexidade, quais são as raras bestas na selva, somos ainda tentando descobrir. “
Publicado em 23/06/2020 18h37
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