Um novo modelo sugere que eles estão “cosmologicamente acoplados”.
Os buracos negros permanecem um ponto focal para mistérios cósmicos, um dos quais levanta a questão: por que os buracos negros freqüentemente possuem mais massa do que inicialmente previsto? Agora, uma equipe de astrônomos sugeriu um novo modelo para resolver essa situação, propondo que o crescimento do buraco negro pode ser “cosmologicamente acoplado” à expansão de todo o universo, de acordo com um estudo recente publicado na revista Astrophysical Journal Letters.
E isso poderia emprestar maior sensibilidade aos observatórios de ondas gravitacionais, incluindo os futuros definidos para serem lançados no espaço.
Buracos negros e o mistério do excesso de massa
Em 2015, a instalação LIGO detectou ondas gravitacionais pela primeira vez. As ondas gravitacionais são ondulações literais correndo através da estrutura subjacente do espaço-tempo e são geradas por eventos violentos inescrupulosos no universo, como a fusão de dois buracos negros em um maior. Os astrônomos sabem como reverter o fluxo de dados dessas ondas para traçar seu caminho de volta no tempo e calcular as massas dos dois monstros cósmicos que se fundiram. E quando o fizeram, algo estranho aconteceu. Os tipos de buracos negros mais abundantes no universo, que a equipe esperava encontrar eram os responsáveis pela maioria das fusões, são aqueles com massas comparáveis à massa do Sol, chamados de buracos negros estelares. Eles têm cerca de 30 vezes a massa de nossa estrela hospedeira, mas a equipe do LIGO identificou vários buracos negros com massas que excediam em muito isso. A colisão mais massiva já observada aconteceu entre dois buracos negros com massas entre 65 e 85 sóis.
Isso é mais do que duas vezes a quase três vezes a massa do sol, muito mais alta do que o previsto. Mas como isso aconteceu? A explicação convencional sugere que eles ficaram grandes engolindo volumes inimagináveis de matéria, como gás, poeira, estrelas inteiras ou mesmo outros buracos negros. Mas o novo estudo dos pesquisadores inventou outra explicação mais selvagem: as massas dos buracos negros podem crescer como o universo, em um fenômeno que a equipe de pesquisa está chamando de acoplamento cosmológico. Isso não é algo que eles simplesmente inventaram, e os pesquisadores do novo estudo não são os primeiros a considerar a ideia. A teoria da relatividade de Einstein implicava essa possibilidade, e o fato é que a luz já está cosmologicamente acoplada, de certa forma.
O acoplamento cosmológico pode aumentar a sensibilidade de futuros observatórios de ondas gravitacionais
Ou seja, a luz perde energia à medida que o universo cresce, o que reforça essa expansão como um ciclo de feedback. “Pensamos em considerar o efeito oposto”, disse Duncan Farrah, co-autor do estudo, em um relatório do New Atlas. “O que o LIGO-Virgo observaria se os buracos negros estivessem cosmologicamente acoplados e ganhassem energia sem precisar consumir outras estrelas ou gás?” A equipe de pesquisa notou que a maneira normal de modelar buracos negros é dentro de universos simulados que não levam em conta a expansão cósmica. Isso era por convenção, para simplificar a matemática, mas os pesquisadores suspeitaram que isso poderia obscurecer os efeitos do acoplamento cosmológico. Foi isso que os inspirou a fazer simulações que incluíam a expansão do universo.
Os pesquisadores simularam milhões de sistemas estelares binários ao longo de toda a sua vida, do nascimento à morte e transformação em buracos negros. E, uma vez que esses buracos negros estavam ligados ao crescimento inerente à expansão cosmológica, eles cresceram ainda mais com o passar das eras, espiralando para dentro até que o par se fundiu em uma colisão catastrófica. Esta descoberta pode ajudar a testar os procedimentos para observatórios de ondas gravitacionais alcançarem uma maior sensibilidade para eventos futuros, e fazer o mesmo para novos observatórios gravitacionais como o LISA (que pode ter uma chance melhor no espaço), ainda para se juntar à caça a essas ondas cósmicas gigantes. É um momento emocionante para olhar o universo.
Publicado em 08/11/2021 00h07
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