⚫ Cientistas resolvem o enigma de uma fusão "impossível" de buracos negros "proibidos"
Essas ondas, captadas por observatórios terrestres, provinham da fusão de dois buracos negros situados a cerca de sete bilhões de anos-luz, cujas massas e rotação elevada contradiziam os modelos estabelecidos. Segundo as teorias atuais, tais buracos negros, com massas de 100 e 140 vezes a do Sol e girando quase à velocidade da luz, não deveriam se formar a partir de estrelas massivas, cujo único fim conhecido é uma explosão na forma de uma "supernova por instabilidade de pares" que dissipa toda a matéria da estrela.
Representação artística de dois buracos negros em órbita antes de sua fusão. Os cientistas resolveram o enigma de uma colisão considerada impossível.
Crédito: NASA
Pesquisadores do Flatiron Institute empreenderam a resolução desse enigma desenvolvendo simulações que traçam a evolução das estrelas progenitoras, desde sua formação até sua morte em supernova. Eles integraram um elemento frequentemente negligenciado: os campos magnéticos, que desempenham um papel fundamental na dinâmica pós-colapso. Essa abordagem permitiu modelar como a rotação e as forças magnéticas influenciam a matéria residual ao redor dos buracos negros nascentes.
As simulações mostraram que, no caso de estrelas em rotação rápida, os campos magnéticos podem expulsar parte da matéria a velocidades próximas à da luz, reduzindo assim a massa final do buraco negro. Esse mecanismo explica por que buracos negros de massas intermediárias, anteriormente considerados proibidos, podem efetivamente se formar sem necessitar de fusões anteriores, que teriam perturbado sua rotação.
Essa descoberta estabelece uma ligação entre a massa dos buracos negros e sua taxa de rotação, em função da intensidade dos campos magnéticos. Campos fortes resultam em buracos negros mais leves e menos rápidos, enquanto campos fracos favorecem objetos mais massivos e girando mais rápido. Essa correlação abre novas perspectivas para testar modelos astrofísicos por meio de observações de explosões de raios gama associadas a essas formações.
Os trabalhos, publicados na The Astrophysical Journal Letters, oferecem uma explicação elegante para um fenômeno anteriormente inexplicável, destacando a importância dos fatores magnéticos na evolução estelar. Esse avanço pode ajudar a compreender melhor a formação de objetos compactos no Universo.
Diagrama ilustrando a formação de buracos negros "proibidos" levando a uma colisão "impossível".
Crédito: Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation
As ondas gravitationais
Previstas pela teoria da relatividade geral de Einstein, as ondas gravitationais são perturbações do espaço-tempo provocadas por eventos cósmicos violentos, como as fusões de buracos negros ou de estrelas de nêutrons. Elas se propagam à velocidade da luz e podem ser detectadas por meio de interferômetros como LIGO e Virgo, que medem variações ínfimas de distância. Essas observações abriram uma nova janela para o Universo, permitindo estudar fenômenos de outra forma invisíveis, como as colisões de objetos compactos.
A detecção de ondas gravitationais revolucionou a astronomia ao fornecer evidências diretas da existência de buracos negros e confirmar aspectos-chave da física fundamental. Esses dados ajudam a refinar nossa compreensão da dinâmica de sistemas binários e dos processos extremos no cosmos.
As futuras missões, como o detector espacial LISA, prometem estender essa capacidade a frequências mais baixas, explorando eventos mais antigos ou mais massivos. Esse progresso contínuo enriquece nosso conhecimento da evolução do Universo e das leis que o regem, conectando observações a teorias mais robustas sobre a gravidade e a matéria.