Buracos negros: o que sinal recebido na Terra 7 bilhões de anos depois diz sobre maior fusão já registrada

Pesquisadores dizem que colisão de buracos negros gerou uma entidade com massa 142 vezes maior que a do Sol. Cientistas detectam fusão entre dois buracos negros a partir de ondas gravitacionais
Imagine energia de oito estrelas como o Sol sendo liberadas em um instante.
Essa é a onda de choque gravitacional que se espalhou após a maior fusão já observada de dois buracos negros.
Os sinais emitidos por esse evento viajaram durante mais de sete bilhões de anos para chegar à Terra e ainda tinham intensidade forte o suficiente para serem captados por detectores gravitacionais em observatórios nos Estados Unidos e na Itália em maio do ano passado.
Pesquisadores dizem que a colisão dos buracos negros gerou uma entidade com massa 142 vezes maior que a do Sol.
Isso é notável. Há anos que cientistas observam buracos negros menores ou muito maiores, mas esta é a primeira vez que identificam algo em um nível intermediário, de cem a mil massas solares.
A análise é a mais recente a ser feita pela colaboração internacional Ligo-Virgo, que opera três sistemas supersensíveis para detecção de ondas gravitacionais em Livingston (Louisiana) e Hanford (Washington), nos EUA, e em Pisa, na Itália.
O que é um buraco negro?
Ilustração feita a partir de uma simulação numérica mostra os dois buracos negros em espiral antes de se fundir, emitindo ondas gravitacionais
N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration
Os instrumentos de interferômetro a laser do projeto de colaboração “ouvem” as vibrações no espaço-tempo que são geradas por eventos cósmicos cataclísmicos — e em 21 de maio de 2019, todos eles foram acionados por um sinal agudo que durou apenas um décimo de segundo.
Algoritmos de computador determinaram que a fonte era o estágio final do encontro de dois buracos negros em espiral — um com massa 66 vezes superior ao Sol e outro com 85.
“É fascinante”, diz o professor Nelson Christensen, do observatório de Côte d’Azur, na França. “Esse sinal se propagou por sete bilhões de anos.”
O envolvimento de um objeto com 85 vezes a massa solar na colisão despertou grande interesse entre os cientistas do projeto de colaboração porque não existe ainda uma compreensão sobre como os buracos negros se formam a partir da morte de uma estrela desta escala.
Quando consomem todo seu combustível nuclear, as estrelas passam por um colapso explosivo do seu centro, que gera o buraco negro — se forem grandes o suficiente. Pelas regras da física, acreditava-se que a produção de buracos negros na faixa específica de entre 65 e 120 massas solares era impossível. Estrelas em processo de morte que poderiam gerar tais entidades acabam se autodestruindo, sem deixar rastro.
Se a ciência estiver correta neste ponto, então a explicação mais provável para a existência de um objeto de 85 massas solares é que ele se formou de uma união anterior de outros buracos negros.
E isso, segundo o professor Martin Hendry, da Universidade de Glasgow, tem implicações na forma como o Universo evoluiu.
“Estamos falando aqui da hierarquia de fusões, um possível caminho para se criar buracos negros cada vez maiores. Então, quem sabe? Esse buraco negro de 142 massas solares pode ter se fundido com outros buracos negros massivos — como parte de um processo de crescimento que vai até os buracos negros supermassivos que acreditamos estarem no centro das galáxias.”
O projeto de colaboração Ligo-Virgo registrou o evento do dia 21 de maio de 2019 (catalogado como GW190521) em dois artigos científicos.
Um deles, na Physical Review Letters, descreve a descoberta. O segundo, no The Astrophysical Journal Letters, discute as propriedades físicas do sinal e suas implicações científicas.
O GW190521 é um entre mais de 50 gatilhos de ondas gravitacionais atualmente investigados por laboratórios de detecção gravitacional a laser.
O ritmo de pesquisas aumentou rapidamente desde que o projeto de colaboração fez, em 2015, sua primeira detecção de ondas gravitacionais — o que lhe rendeu um prêmio Nobel.
“Estamos aumentando a sensibilidade dos detectores e, sim, poderemos acabar fazendo mais de uma detecção por dia. Teremos uma chuva de buracos-negros! Mas isso é bonito porque vamos aprender muito sobre eles”, diz a professora Alessandra Buonanno, diretora do instituto Max Planck de Física Gravitacional, em Potsdam, à BBC.