Dois buracos negros se fundiram apesar de terem nascido distantes um do outro no espaço

Os buracos negros se encontraram no final da vida antes de colidirem.

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Uma detecção de ondas gravitacionais (ilustradas) da fusão de dois buracos negros que giram em direções diferentes (setas verdes) sugere que eles nasceram em lugares muito diferentes. Se for o caso, é a primeira vez que esse tipo de fusão é detectado. (Créditos: C. Heze/Centro de Pesquisa Ames/NASA)

Traduzido por Julio Batista
Original de para a Science News Magazine

Sinais enterrados em meio a dados de observatórios de ondas gravitacionais implicam uma colisão de dois buracos negros que claramente nasceram em lugares diferentes.

Quase todas as ondulações do espaço-tempo que experimentos como o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser, ou LIGO na sigla em inglês, detectam vêm de colisões entre buracos negros e estrelas de nêutrons que provavelmente são membros próximos da família. Eles já foram pares de estrelas nascidas ao mesmo tempo e no mesmo lugar, eventualmente entrando em colapso para formar buracos negros orbitais ou estrelas de nêutrons no fim de suas vidas.

Agora, um casamento recém-observado de buracos negros, encontrado em dados existentes do LIGO, com sede nos EUA, e seu observatório irmão Virgo, na Itália, parece ser de um par não relacionado. A evidência para isso vem de como eles estavam girando quando se fundiram em um, relataram pesquisadores em um paper publicado na Physical Review D.

Buracos negros que nascem no mesmo lugar tendem a ter seus giros alinhados, como um par de piões de brinquedo girando sobre uma mesa, enquanto orbitam um ao outro. Mas o par neste caso não tem correlação entre suas respectivas rotações e órbitas, o que implica que eles nasceram em lugares diferentes.

“Isso está nos dizendo que finalmente encontramos um par de buracos negros que devem vir da categoria dos casais que não envelheceram e morreram juntos”, disse Seth Olsen, físico da Universidade de Princeton (EUA).

Eventos anteriores que apareceram em observações de ondas gravitacionais mostram a fusão de buracos traseiros que não estão perfeitamente alinhados, mas a maioria está perto o suficiente para implicar fortemente em conexões familiares. A nova detecção, que Olsen e colegas descobriram analisando os dados que a colaboração LIGO-Virgo divulgou ao público, é diferente. Um dos buracos negros está efetivamente girando de cabeça para baixo.

Isso não pode acontecer facilmente, a menos que os dois buracos negros venham de lugares separados. Eles provavelmente se conheceram no final de suas vidas estelares, ao contrário dos companheiros do conjunto de buracos negros que parecem compor a maior parte das observações de ondas gravitacionais.

Além da fusão entre buracos negros não relacionados, Olsen e seus colaboradores identificaram nove outras fusões de buracos negros que haviam escapado dos estudos anteriores do LIGO-Virgo.

“Esta é realmente a coisa boa sobre esse tipo de análise”, disse o porta-voz da colaboração científica do LIGO, Patrick Brady, físico da Universidade de Wisconsin-Milwaukee (EUA) que não era afiliado ao novo estudo. “Entregamos os dados em um formato que pode ser usado por outras pessoas e então [elas] terão acesso para experimentar novas técnicas.”

Para compilar tantos novos sinais em dados que já haviam sido repassados ​​por outros pesquisadores, o grupo de Olsen deu uma filtrada analítica.

“Dos 10 mais recentes”, disse Olsen, “há cerca de três deles, estatisticamente, que provavelmente vêm de ruído”, em vez de serem detecções definitivas de fusão de buracos negros. Assumindo que a fusão de buracos negros distintos não está entre os sinais enganosos, quase certamente conta uma história de buracos negros distintos dos outros vistos até agora.

“Seria [extremamente] improvável que isso viesse de dois buracos negros que estiveram juntos por toda a vida”, disse Olsen. “Isso deve ter sido uma detecção definitiva. Isso é legal porque finalmente podemos começar a investigar essa região da população [de buracos negros].”

Brady observa que “não entendemos a teoria [das fusões de buracos negros] o suficiente para poder prever com confiança todos esses tipos de coisas”. Mas o estudo recente pode apontar para novas e interessantes oportunidades na astronomia de ondas gravitacionais. “Vamos seguir essa pista para ver se ela realmente reflete algo raro”, disse ele. “Ou se não, bem, vamos aprender outras coisas.”