Desde a descoberta das ondas gravitacionais pelo LIGO, ganhadora do Nobel – ondas no espaço-tempo – o detector baseado nos EUA tem coletado centenas de sinais de buracos negros em fusão. E, depois de uma década estudando ondas gravitacionais, os pesquisadores acreditam que uma fração significativa dos buracos negros pode provir de reações cósmicas em cadeia.
Um artigo de pesquisa publicado recentemente Carta de revisão física descreve uma análise de 155 pares de buracos negros binários, detectados pelo LIGO e suas irmãs, Virgo e KAGRA, na Itália e no Japão, respectivamente. De acordo com o estudo, cerca de 14% dos buracos negros em fusão podem ser os chamados “buracos negros de segunda geração”, ou buracos negros formados a partir da fusão anterior de dois buracos negros menores. Esta história de “classificação” é completamente diferente da versão clássica de como os buracos negros emergem da morte explosiva de uma estrela.
“No Universo como um todo, os buracos negros estão sempre a fundir-se”, diz Kellyn Plunkett, primeira autora do estudo e estudante de pós-graduação no Instituto de Tecnologia de Massachusetts. dizer Notícias do MIT. “Agora vemos uma imagem relativamente consistente com uma percentagem razoável de buracos negros provenientes destes caminhos recursivos.”
Rastreamento invisível
As ondas gravitacionais que chegam aos detectores da Terra geralmente vêm de eventos muito intensos. Ao longo dos anos, o LIGO captou alguns sinais verdadeiramente intrigantes. Por exemplo, no verão passado descobriu a maior fusão de buracos negros de sempre – e se isso não fosse suficientemente selvagem, os buracos negros que participaram na fusão estão dentro de uma “zona morta” cósmica para buracos negros.
Esta região refere-se a uma gama de massas de buracos negros onde, fisicamente falando, os buracos negros não podem se formar através do colapso estelar normal. A partir destas descobertas, os astrónomos perceberam quão pouco sabíamos sobre os buracos negros, que são difíceis de investigar diretamente. Nesse sentido, era óbvio que o crescente catálogo de sinais gravitacionais do LIGO produziria insights inteiramente novos sobre os buracos negros.
“É cada vez mais claro, tanto a partir de eventos individuais como de análises populacionais, que existem buracos negros massivos nesta faixa”, escreveram os investigadores no último artigo. “Estas observações encorajaram uma investigação mais aprofundada sobre mecanismos que possam colmatar esta lacuna”.
Uma impressão instável
O último estudo representa uma dessas investigações. Durante uma fusão, dois buracos negros espiralam um em direção ao outro em um plano orbital. Quando uma ou ambas as rotações do buraco negro estão desalinhadas, o plano da órbita pode oscilar, ou “precessar”, explicaram os pesquisadores ao MIT News. O grau de oscilação do disco serve como parâmetro a partir do qual os investigadores podem medir a massa e a rotação dos buracos negros em fusão.
Um sinal revelador de fusões sequenciais é que elas são “unidirecionais”, o que significa que um par tem muito mais spin e massa do que o outro. Para o estudo, a equipa desenvolveu um modelo analítico para capturar o tipo de choques que podem surgir dos buracos negros de segunda geração. Cerca de 14% dos buracos negros fundidos seguem este padrão, e os buracos negros de segunda geração identificados tinham uma gama de massas muito específica, de cerca de 20 massas solares a 40 massas solares e acima.
de origem misteriosa
Para ser justo, pode não parecer muito. Mas mostra que uma grande fração dos buracos negros conhecidos segue de facto este padrão. Quanto ao motivo, a equipe suspeita que a acreção estratificada se origine de ambientes estelares densos. Simplesmente, quando múltiplas estrelas vizinhas morrem e colapsam em buracos negros, o ambiente mais denso pode tornar mais fácil para esses buracos negros se encontrarem e se fundirem. Isto pode levar ainda à formação de buracos negros de segunda geração. Em teoria, poderia “potencialmente repetir ao infinito“Devido ao facto de haver uma tonelada de estrelas e buracos negros neste ambiente realmente denso,” disse Plunkett.
Mas um mistério iminente diz respeito aos buracos negros no regime de 40 anos ou mais, que corresponde à já mencionada “zona de morte” para massas de buracos negros. De acordo com a teoria da evolução estelar, os buracos negros nascidos de supernovas não deixariam um buraco negro acima de cerca de 45 massas solares, explicou Plunkett.
“Ainda assim, vimos buracos negros deste tamanho”, pensou ele. “E a questão é: de onde eles vieram?”
Por enquanto, é difícil dizer quando obteremos uma resposta a essa pergunta. Mas uma coisa parece clara: os buracos negros são muito mais estranhos do que imaginávamos.
