No dia 12 de abril de 2019, os observatórios de ondas gravitacionais de LIGO e Virgo detectaram a fusão de dois buracos negros. Chamado GW190412, um dos buracos negros tinha oito massas solares, enquanto o outro tinha 30 massas solares.
No dia 14 de agosto daquele ano, uma fusão ainda mais extrema foi observada, quando um objeto de massa solar 2,5 se fundiu com um buraco negro quase dez vezes mais massivo. Essas fusões levantam questões fundamentais sobre como acontecem as fusões de buracos negros.
De acordo com o entendimento atual, a maioria das fusões de buracos negros deve envolver buracos negros de massa semelhante. Eles começaram como um sistema estelar binário, onde cada estrela se tornou um buraco negro ou por causa da interação próxima de dois buracos negros massivos. Recentemente, uma equipe analisou GW190412, na esperança de entender como isso ocorreu.
Uma das coisas que observaram foi a taxa de rotação do buraco negro mesclado, conhecida como spin. O spin de um buraco negro é dado como um número de 0 a 1, onde 0 representa nenhuma rotação e 1 é a rotação mais rápida que um buraco negro pode ter. Em uma simples fusão de buracos negros binários, os dois buracos negros iniciais têm direções rotacionais semelhantes. Então, quando eles se fundem, o buraco negro resultante tem um spin relativamente alto, de cerca de 0,7 ou 0,8. Para GW190412, o spin resultante foi muito menor, apenas cerca de 0,43. Isso sugere que as oito massas solares e os 30 buracos negros da massa solar não eram inicialmente um par binário.
Se GW190412 não era originalmente um sistema binário, provavelmente se formou como resultado de várias fusões. Buracos negros menores se fundiram em estágios para produzir dois buracos negros de massas muito diferentes. Este é o tipo de coisa que pode ocorrer em um denso aglomerado de estrelas. Estrelas mais massivas tendem a se mover em direção ao centro de um aglomerado. Depois de se tornarem buracos negros de massa estelar, várias fusões podem ocorrer.
Portanto, a equipe fez várias simulações de computador para ver se isso era possível para o GW190412. Eles descobriram que várias gerações de fusões podem ocorrer facilmente dentro de aglomerados de estrelas. Eles também encontraram dois cenários possíveis de fusões em vários estágios que poderiam ter produzido GW190412. Se a equipe estiver correta, GW190412 é um buraco negro de quarta geração.
Este trabalho também mostra como enormes buracos negros podem se formar, principalmente nos centros das galáxias. Assim como novas estrelas se formam a partir das cinzas de estrelas anteriores, buracos negros massivos podem surgir dos restos de fusões anteriores.
Publicado em 15/08/2020 06h33
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