Pela primeira vez, os astrônomos viram um flash de luz da colisão de dois buracos negros.
Os objetos se encontraram e se fundiram a 7,5 bilhões de anos-luz de distância, dentro de um vórtice de matéria quente e rodopiante que circundava um buraco negro maior e supermassivo.
Esse redemoinho é chamado de disco de acreção e orbita o horizonte de eventos de um buraco negro – o ponto após o qual a gravidade é tão poderosa que nem mesmo a luz pode escapar.
É por isso que os cientistas nunca viram dois buracos negros colidirem. Na ausência de luz, eles só conseguem identificar essas fusões detectando suas ondas gravitacionais – ondulações no espaço-tempo criadas pelas colisões de objetos maciços.
Albert Einstein previu o fenômeno pela primeira vez, mas ele não achava que ondas gravitacionais seriam detectadas. Eles pareciam fracos demais para captar a Terra em meio a todo o barulho e vibrações.
Por 100 anos, parecia que Einstein estava certo. Mas em 2015, um par de máquinas em Washington e Louisiana detectou suas primeiras ondas gravitacionais: sinais da fusão de dois buracos negros a cerca de 1,3 bilhão de anos-luz de distância.
A descoberta abriu um novo campo de astronomia e ganhou um prêmio Nobel de física para pesquisadores que ajudaram a conceber o projeto, chamado Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO).
Agora, pela primeira vez, os cientistas combinaram uma colisão de buracos negros que o LIGO detectou com uma erupção de luz – algo que antes parecia impossível, já que os buracos negros não emitem luz.
Os pesquisadores pensam que, uma vez que os dois buracos negros se fundiram, a força da colisão enviou o recém-formado buraco negro atravessando o gás do disco de acreção ao redor do buraco negro maior.
“É a reação do gás a essa bala veloz que cria um clarão brilhante, visível com telescópios”, disse Barry McKernan, astrônomo da equipe do Instituto de Tecnologia da Califórnia que capturou a luz, em comunicado à imprensa.
Os pesquisadores publicaram suas descobertas na revista Physical Review Letters na quinta-feira. Eles esperam ver outro surto do mesmo buraco negro em alguns anos, quando se espera que entre novamente no disco de acúmulo do buraco negro supermassivo.
“A razão de procurar explosões como essa é tão importante é que ajuda enormemente com questões de astrofísica e cosmologia. Se pudermos fazer isso novamente e detectar a luz das fusões de outros buracos negros, poderemos definir as casas desses buracos negros. e saiba mais sobre suas origens “, disse o co-autor do estudo, Mansi Kasliwal, professor assistente de astronomia da Caltech.
Uma explosão ‘espetacular’ coincidiu com as ondas gravitacionais Tanto o LIGO, que consiste em dois detectores de ondas gravitacionais nos EUA, quanto seu parceiro italiano, Virgo, detectaram os distúrbios no espaço e no tempo em maio de 2019.
Apenas alguns dias depois, telescópios no Observatório Palomar, perto de San Diego, observaram um clarão de luz vindo do mesmo ponto do cosmos.
Quando os pesquisadores da Caltech mais tarde analisaram as imagens de arquivo daquela região do céu, eles viram o surto. A luz desapareceu lentamente ao longo de um mês. A linha do tempo e o local alinharam-se às observações do LIGO.
“Esse buraco negro supermassivo estava explodindo há anos antes desse surto mais abrupto”, disse Matthew Graham, professor de astronomia da Caltech e principal autor do estudo.
“Em nosso estudo, concluímos que o surto provavelmente é o resultado de uma fusão de buracos negros, mas não podemos descartar completamente outras possibilidades”.
Os pesquisadores, no entanto, descartaram a possibilidade de que essa luz provenha de explosões de rotina no disco de acúmulo do buraco negro supermassivo. Isso ocorre porque o disco ficou relativamente calmo nos 15 anos anteriores a essa recente crise.
“Buracos negros supermassivos como este têm reflexos o tempo todo. Eles não são objetos silenciosos, mas o momento, o tamanho e a localização desse reflexo foram espetaculares”, disse Kasliwal.
Como o LIGO detecta colisões de buracos negros:
As experiências do LIGO e do Virgo consistem em dois braços de 4 quilômetros.
O detector dispara um feixe de laser e o divide em dois. Um desses feixes é enviado por um tubo de 2,5 milhas, enquanto o outro desce pelo tubo perpendicular idêntico.
Os raios refletem nos espelhos e depois convergem de volta para perto do divisor de raios. Quando tudo está parado, as ondas de luz retornam no mesmo comprimento e alinham-se de tal maneira que se cancelam umas às outras no detector.
Mas quando uma onda gravitacional atinge a Terra, ela distorce o espaço-tempo – tornando brevemente um tubo mais longo e o outro mais curto. Essa distorção rítmica de alongamento e compressão continua até que a onda passe. Quando isso acontece, as duas ondas de luz não acabam convergindo em comprimentos iguais, portanto não se neutralizam. Isso leva o detector a gravar alguns flashes de luz.
Medir essas mudanças no brilho permite que os físicos detectem e observem ondas gravitacionais que passam pela Terra.
Foi assim que os observatórios detectaram a fusão de duas estrelas de nêutrons em outubro de 2017, bem como o que eles acreditam ser um buraco negro que engoliu uma estrela de nêutrons em agosto de 2019. No total, os observatórios detectaram ondas gravitacionais prováveis mais de 30 vezes.
Um novo observatório de ondas gravitacionais ajudará mais telescópios a detectar violentas colisões espaciais Os cientistas esperam mais descobertas como essa nos próximos anos, depois que um novo observatório de ondas gravitacionais chamado Kamioka Gravitational Detector (KAGRA) fica online.
Com a ajuda da KAGRA, os cientistas da LIGO e da Virgo esperam diminuir a localização de colisões maciças com três vezes mais precisão. Isso tornaria muito mais fácil para os telescópios confirmar as colisões responsáveis pelas ondas gravitacionais – e detectar a luz que emitem.
A nova rede global pode finalmente detectar 100 colisões por ano, disse anteriormente à Business Insider Vicky Kalogera, astrofísica da Northwestern University e LIGO.
À medida que a crescente rede global de ondas gravitacionais detecta cada vez mais colisões com precisão cada vez maior, os cientistas poderão aprender mais sobre a natureza dessas fusões em massa.
Publicado em 27/06/2020 13h15
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