Detetada a mais poderosa colisão de buracos negros. Criou um “tsunami” gravitacional

Maxwell Hamilton / Flickr

O LIGO e a Virgo Scientific Collaboration detetaram ondas gravitacionais provenientes da mais massiva colisão de buracos negros já registada. O resultado final criou um buraco negro gigantesco que pertence a uma nova classe.

Um enigma com um século instigado por Albert Einstein chegou ao fim em 2015, quando o LIGO detetou ondas gravitacionais pela primeira vez. Essas ondulações na própria estrutura do espaço-tempo são criadas por alguns dos cataclismos mais poderosos do cosmos, geralmente quando buracos negros ou estrelas de neutrões colidem.

Desde então, nos últimos cinco anos, o LIGO e outras instalações como a Virgo detecaram dezenas de sinais de ondas gravitacionais.

Agora, a Colaboração captou uma onda gravitacional gigante – como se fosse um “tsunami” gravitacional” que sinalizava a presença de uma colisão gigantesca que criou um novo buraco negro com mais de duas vezes a massa de qualquer outro já detetado por ondas gravitacionais.

O sinal, conhecido como GW190521, foi detetado a 21 de maio de 2019, assumindo a forma de quatro meneios curtos que duraram menos de um décimo de segundo. Parece terem sido as ondas de choque de uma colisão que ocorreu há cerca de seis mil milhões de anos, entre dois buracos negros com massas de cerca de 65 a 85 vezes a massa do Sol.

O buraco negro remanescente que se formou como resultado tem uma massa de 142 vezes a massa do Sol – e as oito massas solares restantes foram convertidas em energia e levadas como ondas gravitacionais.

Isso significa que todos os três buracos negros envolvidos – os dois progenitores e o resultado da fusão – eram muito mais massivos do que quaisquer outros detetados por ondas gravitacionais até agora.

O registo anterior foi um evento chamado GW170729, que viu buracos negros de 50 e 34 massas solares colidirem para criar um buraco negro remanescente de 80 massas solares.

No entanto, esta colisão massiva não é apenas um novo número. Na verdade, levanta várias questões fundamentais sobre os buracos negros. Especificamente, o remanescente cai numa “lacuna de massa” onde buracos negros normalmente não são encontrados.

Os buracos negros como os conhecemos geralmente enquadram-se em duas categorias: existem buracos negros de massa estelar, que têm massas entre cerca de cinco e várias dezenas de massas solares, e existem buracos negros supermassivos, com massas de milhões ou mesmo bilhões de sóis. Isso deixa uma grande lacuna no meio.

Os astrónomos levantaram a hipótese de que pode haver buracos negros de massa intermediária (IMBHs), com massas entre cerca de 100 e 10 mil massas solares. Embora algumas evidências tenham sido encontradas no passado, a sua existência ainda não foi confirmada.

Além disso, com 85 massas solares, o maior dos dois buracos negros que colidiram também era demasiado grande para se formar a partir de uma estrela que se transforma em supernova. Em vez disso, os cientistas sugerem que engoliu vários buracos negros mais pequenos no passado.

“Esses buracos negros ‘impossivelmente’ massivos podem ser feitos de dois buracos negros mais pequenos que anteriormente se fundiram”, disse Simon Stevenson, um investigador da equipa, em comunicado. “Se for verdade, temos um grande buraco negro feito de buracos negros mais pequenos, com buracos negros ainda mais pequenos dentro deles – como bonecas russas.”

Este cenário sugere um possível mecanismo para a forma como os buracos negros supermassivos se formam. Os buracos negros de massa estelar podem continuar a colidir ao longo de milhões e milhares de milhões de anos, crescendo cada vez mais até que tenham massa suficiente para manter galáxias inteiras juntas.

“Este é um grande passo para entender a ligação entre os buracos negros mais pequenos que foram vistos por detetores de ondas gravitacionais e os buracos negros massivos que são encontrados no centro das galáxias”, disse David Ottaway, co-autor do estudo.

Dois estudos sobre as descobertas foram publicados nas revistas científicas Physical Review Letters e Astrophysical Journal Letters.