Cientistas registram maior fusão de buracos negros massivos da história

Cientistas dos Estados Unidos e do Reino Unido anunciaram a descoberta da maior fusão de buracos negros massivos já registrada na hstória, em um evento cósmico que desafia os limites da astronomia moderna.

A colisão, detectada pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO), envolveu dois buracos negros com massas 103 e 137 vezes maiores que a do Sol, que se fundiram para formar um buraco negro ainda mais colossal, com cerca de 225 vezes a massa solar.

O fenômeno, catalogado como GW231123, ocorreu a 10 bilhões de anos-luz da Terra e foi registrado em 23 de novembro de 2023. A descoberta foi detalhada em uma publicação oficial da colaboração LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) no domingo (13).

O que são ondas gravitacionais?

Ondas gravitacionais são ondulações no espaço-tempo causadas por eventos cósmicos extremamente violentos, como a fusão de buracos negros. Essas “vibrações” são tão sutis que, ao chegarem à Terra, causam distorções milhares de vezes menores que a largura de um próton.

Mesmo assim, os detectores do LIGO, localizados na Louisiana e em Washington, ambos nos EUA, conseguiram captar o sinal GW231123, que fez os equipamentos se esticarem e contraírem por apenas um décimo de segundo.

“Esses são os eventos mais violentos que podemos observar no universo, mas, quando os sinais chegam à Terra, são os fenômenos mais fracos que podemos medir. As ondulações são minúsculas”, disse Mark Hannam, chefe do Instituto de Exploração Gravitacional da Universidade de Cardiff e membro da colaboração LVK.

Como ocorreu a fusão?

Os dois buracos negros, cada um com mais de 100 vezes a massa do Sol, orbitavam um ao outro há bilhões de anos antes de colidirem. Durante a fusão, giravam a uma velocidade impressionante, cerca de 400 mil vezes mais rápida que a rotação da Terra, aproximando-se do limite teórico previsto pela relatividade geral de Einstein.

A colisão resultou em um buraco negro com aproximadamente 225 vezes a massa do Sol, superando o recorde anterior de 140 massas solares, registrado em 2021 no evento GW190521.

“Essas são as maiores massas de buracos negros que medimos com segurança usando ondas gravitacionais. Elas são estranhas porque estão em uma faixa de massas que, pelos modelos atuais, não esperamos que existam”, disse Hannam.

Segundo o cientista, uma explicação provável é que esses buracos negros sejam o resultado de fusões anteriores, o que justificaria suas massas excepcionais e sua rotação extremamente rápida.

Por que essa descoberta é tão importante?

A fusão GW231123 não apenas bateu recordes, mas também desafia os modelos teóricos sobre a formação de buracos negros. Normalmente, esses objetos surgem do colapso de estrelas massivas que esgotam seu combustível nuclear.

No entanto, buracos negros com massas tão grandes quanto os observados não se encaixam facilmente nos cenários previstos pela evolução estelar padrão.

“Este é o binário de buracos negros mais massivo que já observamos com ondas gravitacionais. Ele representa um verdadeiro desafio para nossa compreensão da formação de buracos negros”, explica Hannam.

“Os buracos negros giravam muito rápido, próximo ao limite permitido pela relatividade geral, o que torna o sinal difícil de modelar. É um caso que vai impulsionar o desenvolvimento de nossas ferramentas teóricas”, disse o pesquisador Charlie Hoy, da Universidade de Portsmouth.

A tecnologia por trás da descoberta

O LIGO, financiado pela Fundação Nacional de Ciências dos EUA (NSF), fez história em 2015 ao detectar diretamente ondas gravitacionais pela primeira vez, confirmando uma antiga previsão de Albert Einstein.

Desde então, a colaboração LVK, que inclui os detectores Virgo, da Itália, e KAGRA, do Japão, identificou cerca de 300 fusões de buracos negros.

Os detectores do LIGO são instrumentos de alta precisão, capazes de medir distorções minúsculas no espaço-tempo. “Este evento leva nossas capacidades de instrumentação e análise de dados ao limite do que é possível hoje”, afirma a pesquisadora Sophie Bini.

“É um exemplo poderoso do que podemos aprender com a astronomia de ondas gravitacionais e de quanto ainda há para descobrir”, acrescenta ela.

E agora?

Os cientistas esperam que detectores mais avançados, planejados para os próximos 10 a 15 anos, sejam capazes de captar todas as fusões de buracos negros no universo. “Talvez até descubramos algumas surpresas que não esperávamos”, projeta Hannam.

Enquanto isso, os dados do GW231123 serão disponibilizados para análise por outros pesquisadores, para que eles possam aprofundar o estudo desse evento extraordinário.

“Apesar de a fusão de buracos negros ser a explicação mais provável, cenários mais complexos podem ser a chave para entender suas características inesperadas. Temos tempos emocionantes pela frente”, conclui Gregorio Carullo, da Universidade de Birmingham.

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