Os buracos negros podem estar agora passando pelo Universo a velocidades surpreendentes, a pouco menos de 10% da velocidade da luz.
Com base em simulações de colisões entre esses objetos extremos, essa é a velocidade máxima que um buraco negro pode atingir após uma colisão energética.
Isso é muito mais rápido do que os cálculos anteriores, sugerindo que, embora ainda tenhamos muito a aprender sobre como os buracos negros colidem, estamos chegando mais perto de entender esses eventos violentos e suas consequências.
“Conseguimos fornecer uma estimativa precisa do recuo final, produto da colisão de alta energia de dois buracos negros”, escrevem os pesquisadores James Healy e Carlos Lousto, do Instituto de Tecnologia de Rochester.
“A extrapolação para rotações extremas nos levou a estimar o valor de 28.562±342 quilômetros por segundo para o recuo final, colocando assim um limite para ele abaixo de 10% da velocidade da luz.”
Quando dois buracos negros se fundem, o produto final não acaba necessariamente ocupando a posição orbital galáctica original como o binário. A colisão, dependendo de sua energia, pode produzir um recuo que “chuta” o buraco negro final – o produto dos dois originais – para uma nova trajetória e velocidade.
Isso ocorre quando a energia gravitacional é distribuída de forma desigual, com mais emissão em uma direção – o resultado de massas desiguais, ou spins, ou ambos, no par de buracos negros pré-fusão.
Estimativas anteriores colocam a velocidade máxima que poderia ser alcançada a partir desse efeito em cerca de 5.000 quilômetros por segundo em relação ao seu ponto de origem.
Até o momento, foi detectado um buraco negro em alta velocidade que os cientistas acreditam ser o produto de um chute de recuo. Ele está viajando a cerca de 1.542 quilômetros por segundo. Mas definir as limitações do processo pode ajudar os astrônomos a descobrir com que frequência isso acontece.
Esta é uma informação crucial para a ciência dos buracos negros. Por exemplo, detectamos buracos negros que são mais massivos do que a teoria sugere que deveriam ser.
Um grande número de buracos negros girando depois de serem atingidos em uma colisão poderia explicar isso. Mais buracos negros se movendo aumentam as chances de colisões, que podem produzir buracos negros mais massivos do que o limite de massa do colapso do núcleo.
Healy e Lousto usaram um supercomputador para realizar 1.381 simulações numéricas completas de colisões entre dois buracos negros de massa igual com giros opostos apontando ao longo de seu plano orbital.
Foi assim que eles atingiram sua velocidade máxima: 28.562 quilômetros por segundo. Isso é mais de 100 milhões de quilômetros por hora. A velocidade de escape de um objeto que atravessa a Via Láctea vindo da vizinhança solar é de 497 quilômetros por segundo.
O objeto mais rápido já construído por humanos é a Parker Solar Probe, que atingiu 163 quilômetros por segundo em 2021.
Então buracos negros em condições ótimas de colisão? Muito rápido. Felizmente, o cenário exato usado pelos pesquisadores é bastante improvável de acontecer; mas descobrir limitações extremas define a arena para estudos futuros.
Isso é um pouco reconfortante saber, na verdade. Um estudo de alguns anos atrás descobriu que poderia haver centenas de buracos negros atingidos por um chute de recuo ao redor da Via Láctea, mesmo enquanto você lê estas palavras.
Se eles estão viajando um pouco mais devagar, a ideia parece um pouco menos intimidadora (mesmo que eles provavelmente não batam em nós de qualquer maneira).
Healy e Lousto também observaram que o giro e a orientação dos buracos negros em sua simulação eram críticos para a velocidade do chute resultante. Eles planejam explorar o papel do giro com mais detalhes em um artigo futuro.
A pesquisa foi publicada na Physical Review Letters.
Por Michelle Starr
Publicado no ScienceAlert
