Os buracos negros tornam-se maiores à medida que se fundem – foi o que concluiu a Colaboração LIGO, após uma observação, que pôde finalmente comprovar uma teoria de Stephen Hawking com mais de 50 anos.
Uma colisão excecionalmente intensa entre dois buracos negros foi detetada pelo observatório de ondas gravitacionais LIGO, permitindo aos físicos testar um teorema postulado por Stephen Hawking em 1971.
No seu teorema, Hawking afirma que quando dois buracos negros se fundem, o horizonte de acontecimentos do buraco negro resultante – o limite além do qual nem mesmo a luz consegue escapar das garras de um buraco negro – não pode ter uma área menor do que a soma dos dois buracos negros originais.
Como refere a New Scientist, o teorema está em sintonia com a segunda lei da termodinâmica, que afirma que a entropia, ou desordem dentro de um objeto, nunca diminui.
As fusões de buracos negros distorcem o tecido do universo, produzindo pequenas flutuações no espaço-tempo conhecidas como ondas gravitacionais, que atravessam o universo à velocidade da luz.
Cinco observatórios de ondas gravitacionais na Terra procuram ondas 10.000 vezes mais pequenas do que o núcleo de um átomo. Incluem os dois detetores baseados nos EUA do Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) mais o detetor Virgo em Itália, KAGRA no Japão e GEO600 na Alemanha, operados por uma colaboração internacional conhecida como LIGO-Virgo-KAGRA (LVK).
A colisão recente, denominada GW250114, foi quase idêntica à que criou as primeiras ondas gravitacionais alguma vez observadas em 2015. Ambas envolveram buracos negros com massas entre 30 e 40 vezes a massa do nosso Sol e ocorreram a cerca de 1,3 mil milhões de anos-luz de distância.
Desta vez, os detetores LIGO atualizados tinham três vezes a sensibilidade que tinham em 2015, por isso conseguiram captar ondas emanadas da colisão com um detalhe sem precedentes.
Isto permitiu aos investigadores comprovar o teorema de Hawking ao calcular que a área do horizonte de acontecimentos era, de facto, maior após a fusão.
Um estudo de 2021 sobre a primeira colisão detetada corroborou a teoria com um nível de confiança de 95%, mas a nova investigação, publicada esta quarta-feira na Physical Review Letters eleva essa confiança a 99,999%.
Como salienta a New Scientist, nos 10 anos em que os cientistas têm observado ondas gravitacionais, registaram cerca de 300 colisões de buracos negros. Mas nenhuma foi captada de forma tão intensa e clara como GW250114 – que foi duas vezes mais “alta” do que qualquer outra onda gravitacional detetada até à data.
Os dados mais recentes do LVK também permitiram aos cientistas confirmar as equações do matemático Roy Kerr dos anos 1960 que previam que os buracos negros podem ser caracterizados apenas por duas métricas: a sua massa e o seu momento angular. Em essência, dois buracos negros com a mesma massa e momento angular são matematicamente idênticos.
Graças às observações de GW250114, sabemos agora que isso é verdade.
