Colisão de buracos negros pode ter emitido luz

Hipótese de cientistas pode ter se confirmado em observações feitas em maio de 2019, capazes de proporcionar novos campos de estudo sobre esses misteriosos objetos escuros

Concepção artística de um buraco negro supermassivo cercado por um disco de gás. Embutidos neste disco estão dois buracos negros menores que podem ter se fundido para formar um novo buraco negro. Crédito: Caltech/R. Ferido (IPAC)

Quando dois buracos negros espiralam um na direção do outro e finalmente colidem, emitem ondas gravitacionais – ondulações no espaço e no tempo que podem ser detectadas com instrumentos extremamente sensíveis na Terra. Como os buracos negros e as fusões entre eles são totalmente escuros, esses eventos são invisíveis aos telescópios e outros instrumentos de detecção de luz usados ​​pelos astrônomos. No entanto, os teóricos tiveram ideias sobre como uma fusão de buracos negros poderia produzir um sinal de luz, fazendo com que o material próximo se irradiasse.

Agora, cientistas que usam o Zwicky Transient Facility (ZTF) do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), localizado no Observatório Palomar, perto de San Diego (EUA), podem ter descoberto o que seria exatamente esse cenário. Se confirmado, seria o primeiro clarão de luz conhecido originário de um par de buracos negros em colisão.

A fusão foi identificada em 21 de maio de 2019 por dois detectores de ondas gravitacionais – o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (Ligo) da National Science Foundation (NSF) e o detector europeu Virgo – em um evento chamado GW190521g. Essa detecção permitiu aos cientistas do ZTF procurar sinais de luz a partir do local onde o sinal da onda gravitacional se originou. Tais detectores também captaram fusões entre objetos cósmicos densos chamados estrelas de nêutrons, e os astrônomos identificaram emissões de luz dessas colisões.

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Saída do disco de gás

Os resultados do ZTF são descritos em um novo estudo publicado na revista “Physical Review Letters”. Os autores levantam a hipótese de que os dois buracos negros companheiros (cada um deles várias dezenas de vezes mais massivo que o Sol) estavam orbitando um terceiro buraco negro supermassivo que tem milhões de vezes a massa do Sol e é cercado por um disco de gás e outros materiais. Quando os dois buracos negros menores se fundiram, formaram um novo buraco negro maior. Este teria sofrido um “chute” e disparado em uma direção aleatória. De acordo com o novo estudo, ele pode ter saído do disco de gás, fazendo com que este último se iluminasse.

“Essa detecção é extremamente emocionante”, disse Daniel Stern, coautor do novo estudo e astrofísico do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da Nasa na Califórnia, que é uma divisão da Caltech. “Há muito que podemos aprender sobre esses dois buracos negros em fusão e o ambiente em que estavam, com base nesse sinal que eles criaram inadvertidamente. Portanto, a detecção pelo ZTF, juntamente com o que podemos aprender com as ondas gravitacionais, abre um nova avenida para estudar fusões de buracos negros e esses discos em torno de buracos negros supermassivos.”

Os autores observam que, embora considerem que o surto detectado pelo ZTF é provavelmente o resultado de uma fusão de buracos negros, outras possibilidades não podem ser descartadas completamente.

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