O colapso mais forte das ondas gravitacionais deu-nos uma visão do horizonte de eventos, a fronteira além da qual nada pode escapar de um buraco negro.
D Ondas gravitacionais O sinal GW250114 foi captado em janeiro de 2025 pelo LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), Virgo e KAGRA (Kamioka Gravitational-Wave Detector). O sinal é gerado quando dois buraco negro com uma massa de cerca de 32 vezes o sol Defina a própria estrutura do espaço conflitante e ondulante.
Agora, uma equipe de pesquisadores avaliou esse sinal e encontrou uma característica das ondas gravitacionais que representa agregação. horizonte de eventos dos buracos negros envolvidos naquele momento da colisão.
“Medimos o último som produzido quando os buracos negros colapsam. Escondido dentro desse sinal está uma pequena componente, chamada onda direta, que não tinha sido bem compreendida antes,” disse o co-líder da investigação Neil Lu, do Centro de Excelência para Detecção de Ondas Gravitacionais (OzGrav) da ARC. disse em um comunicado. “Nossa nova análise nos permite decifrar esse material e extrair informações únicas próximas ao horizonte de eventos.”
A pesquisa da equipe apresenta a intrigante possibilidade de que os cientistas possam usar ondas gravitacionais para estudar os limites desses misteriosos buracos negros.
Horizonte de eventos e ponto sem retorno
O conceito de horizonte de eventos foi derivado pela primeira vez da solução de Albert Einstein de 1915 para as equações de sua teoria da gravitação, Relatividade geral. Carl Schwarzschild desenvolveu essas soluções enquanto servia no Exército Alemão na Frente Oriental na Primeira Guerra Mundial.
Schwarzschild encontrou um ponto em torno de um corpo com massa onde a velocidade de escape, a velocidade necessária para escapar do domínio gravitacional desse corpo, excede a velocidade da luz. Também conhecido como raio de Schwarzschild, o tamanho desse limite depende da massa do corpo. Portanto, o raio de Schwarzschild para o Sol seria de cerca de 1,86 milhas (3 km) do seu centro de massa; Para a Terra, isso seria apenas 0,35 polegadas (9 milímetros) do centro de massa do nosso planeta. Este é o caso de todos os planetas e estrelas; O raio de Schwarzschild está dentro dos corpos desses objetos.
No entanto, para um buraco negro, o raio de Schwarzschild está longe do centro de massa, actuando como um limite exterior de captura de luz: o horizonte de eventos. Deste ponto em diante, para escapar da atração gravitacional de um buraco negro, a matéria deve acelerar mais rápido que a velocidade da luz, que é a teoria de Einstein. relatividade especial nos diz que seria necessária uma potência infinita. Nada no universo viaja mais rápido que a luz; Assim, nada escapa do horizonte de eventos.
Para entender por que isso envolve um buraco negro em mistério, considere como nenhum sinal pode viajar mais rápido que a luz. Isso significa que o horizonte de eventos é uma barreira unilateral à informação. Um buraco negro poderia engoli-lo, mas o horizonte de eventos impede que ele libere informações. Nunca poderemos observar o interior de um buraco negro.
Não é de admirar que os cientistas estejam tão interessados em estudar o horizonte de eventos e o que nele acontece. Eles não querem apenas compreender a física da matéria envolvida em uma viagem só de ida até a boca de um buraco negro, mas também o impacto que os titãs cósmicos têm na própria estrutura do espaço.
A imensa influência gravitacional dos buracos negros significa que, à medida que giram, eles arrastam consigo a própria estrutura do espaço, chamada “Arrastar quadros“ou o efeito lente-Thering. Isto introduz outra regra sobre o horizonte de eventos – não só nada pode escapar desta fronteira, como nada permanece lá. Esta pesquisa traz os cientistas um passo mais perto de compreender essas regras com mais detalhes do que nunca.
“Estudámos GW250114, o sinal binário de buraco negro mais intenso observado até à data, cerca de três vezes mais intenso do que o primeiro sinal de onda gravitacional detectado há uma década,” disse Ling Sun, co-líder da equipa de OzGrav. “A nossa análise mostra que este sinal excepcionalmente elevado pode ser usado como uma poderosa sonda do horizonte do buraco negro remanescente, permitindo-nos medir as suas duas propriedades fundamentais: frequência de rotação e gravidade superficial.”
Os resultados podem lançar mais luz sobre o comportamento da gravidade no ambiente mais extremo do Universo, na extremidade de um buraco negro.
“Essas medições marcam o primeiro passo em direção a futuros testes da relatividade geral com ondas diretas”, disse Lu.
O estudo foi publicado quarta-feira (24 de junho) na revista a natureza
