Cientistas confirmam pela primeira vez uma fusão altamente excêntrica entre buracos negros

Pela primeira vez, os cientistas pensam ter detetado uma fusão entre dois buracos negros com órbitas excêntricas. De acordo com um artigo científico publicado na revista Nature Astronomy por investigadores do CCRG (Center for Computational Relativity and Gravitation) do Instituto de Tecnologia de Rochester e da Universidade da Flórida, isto pode ajudar a explicar como algumas das fusões de buracos negros, detetadas pela Colaboração Científica LIGO e pela Colaboração Virgo, são muito mais massivas do que anteriormente se pensava ser possível.

As órbitas excêntricas são um sinal de que os buracos negros podem ser repetidamente devorados por outros durante encontros ocasionais em áreas densamente povoadas por buracos negros, tais como em núcleos galácticos. Os cientistas estudaram o binário de onda gravitacional mais massivo observado até à data, GW190521, para determinar se a fusão tinha órbitas excêntricas.

“As massas dos buracos negros estão estimadas em mais de 70 vezes a massa do nosso Sol, cada um, colocando-os bem acima da massa máxima estimada atualmente prevista pela teoria da evolução estelar,” disse Carlos Lousto, professor e membro do CCRG. “Isto torna-o um caso interessante para estudar um sistema binário de buracos negros de segunda geração e abre novas possibilidades de cenários de formação de buracos negros em densos enxames estelares.”

Foi formada uma equipa de investigadores incluindo Lousto, James Healy, Jacob Lange, pela Diretora do CCRG Manuela Campanelli, Richard O’Shaughnessy e colaboradores da Universidade da Flórida para dar um novo olhar sobre os dados e ver se os buracos negros tinham órbitas altamente excêntricas antes de se fundirem. Descobriram que a fusão é melhor explicada por um modelo altamente excêntrico e em precessão. Para o conseguir, a equipa realizou centenas de novas simulações numéricas em supercomputadores de laboratórios locais e a nível dos EUA, demorando quase um ano a completar.

“Isto representa um grande avanço na nossa compreensão de como os buracos negros se fundem,” disse Campanelli. “Através das nossas sofisticadas simulações de supercomputador e da riqueza de novos dados fornecidos pelos detetores LIGO e Virgo, estamos a fazer novas descobertas sobre o Universo a ritmos espantosos.”

Uma extensão desta análise pela mesma equipa de cientistas usou uma possível contraparte eletromagnética observada pelo ZTF (Zwicky Transient Facility) para calcular independentemente a constante cosmológica de Hubble com GW150521 como uma fusão excêntrica de um buraco negro binário. Encontraram uma excelente concordância com os valores esperados e publicaram recentemente esse trabalho na revista The Astrophysical Journal Letters.

// Instituto de Tecnologia de Rochester (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)
// Artigo científico complementar (The Astrophysical Journal Letters)

Saiba mais:

GW190521:
LIGO
Folheto PDF do LIGO
Wikipedia

Buracos negros:
Wikipedia
Buracos negros de massa intermédia (Wikipedia)

Ondas gravitacionais:
GraceDB (Gravitational Wave Candidate Event Database)
Wikipedia
Astronomia de ondas gravitacionais – Wikipedia
Ondas gravitacionais: como distorcem o espaço – Universe Today
Detetores: como funcionam – Universe Today
As fontes de ondas gravitacionais – Universe Today
O que é uma onda gravitacional (YouTube)

LIGO:
Página oficial
Caltech
Advanced LIGO
Wikipedia

Virgo:
EGO
Wikipedia