CCVAlg – Astronomia Centro Ciência Viva do Algarve – Astronomia
Crédito: NASA, ESA, STScI e A. Sarajedini (Universidade da Flórida)
De acordo com um novo estudo, os buracos negros mais massivos do Universo, detetados pelas ondulações que provocam no espaço-tempo, não nasceram diretamente do colapso de estrelas. Em vez disso, estes gigantes cósmicos formam-se através de uma série de colisões repetidas e extremamente violentas em enxames estelares muito densos, argumenta uma equipa internacional de investigadores.
O estudo, liderado pela Universidade de Cardiff, com investigadores de Chicago, da Northwestern, de Oxford e de outras universidades na Europa, analisou a versão 4.0 do GWTC (Gravitational-Wave Transient Catalogue) da Colabração LIGO-Virgo-KAGRA, que contém 153 deteções de fusões de buracos negros com fiabilidade suficiente.
A equipa pretendia testar a ideia de que os buracos negros mais massivos no GWTC-4 são objetos de “segunda geração”, formados quando buracos negros anteriores se fundiram e depois se fundiram novamente nos núcleos densos de enxames estelares, onde as estrelas podem estar agrupadas até um milhão de vezes mais densamente do que na vizinhança do Sol. As suas descobertas, publicadas na revista Nature Astronomy, investigam as origens dos buracos negros mais massivos detetados pelas suas ondas gravitacionais, revelando duas populações distintas.
“A astronomia de ondas gravitacionais já não se limita a contar fusões de buracos negros”, explica o autor principal, Dr. Fabio Antonini, da Faculdade de Física e Astronomia da Universidade de Cardiff. “Está a começar a revelar como os buracos negros crescem, onde crescem e o que isso nos diz sobre a vida e a morte das estrelas massivas. Isto é excitante porque podemos usar essa informação para testar a nossa compreensão de como as estrelas e os enxames evoluem no Universo”.
Nos dados de ondas gravitacionais, a equipa identificou uma população de menor massa consistente com o colapso estelar comum; e uma população de maior massa cujas rotações parecem-se exatamente com as esperadas de fusões hierárquicas em enxames estelares densos.
Verificou-se que as rotações dos buracos negros de baixa massa eram muito lentas – tal como seria de esperar de um colapso estelar. A massa de transição entre as duas populações emerge muito claramente dos dados das rotações: para massas acima desse valor, verificou-se que as rotações eram consistentes com o que seria de esperar de orientações aleatórias no espaço e tinham magnitudes muito maiores.
O estudo também apresenta as evidências mais sólidas até à data da existência de uma “lacuna de massa”, em que estrelas extremamente massivas explodem de forma catastrófica em vez de colapsarem para formar buracos negros. A teoria, há muito prevista, descreve um intervalo “proibido” de massa para buracos negros formados diretamente a partir de estrelas, em que se espera que estrelas muito massivas sejam destruídas antes de poderem formar buracos negros. A equipa identifica este intervalo numa população de buracos negros de origem estelar com 45 vezes a massa do Sol ou mais, o que significa que buracos negros mais massivos do que isso não podem ter-se formado exclusivamente a partir de estrelas moribundas.
O coautor Dr. Yonadav Barry Ginat, bolseiro em Oxford, comenta: “Os enxames estelares densos são um ambiente que pode permitir a formação de objetos de segunda geração da forma exata necessária para produzir a distribuição da rotação, e também produzir buracos negros na lacuna de massa naturalmente.
“Existe também uma característica clara na distribuição de massas que surge nesta massa de transição: a curvatura da distribuição altera-se, refletindo a ausência de buracos negros de ‘primeira geração’ e a proeminência emergente dos de segunda geração. Descobrimos que esta alteração da curvatura é exatamente o que seria de esperar se estes buracos negros proviessem, de facto, de enxames densos”.
// Universidade de Cardiff (comunicado de imprensa)
// Universidade de Oxford (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)
Saiba mais:
Buraco negro:
Wikipedia
Enxames globulares:
SEDS
Wikipedia
GWTC (Gravitational-Wave Transient Catalogue):
LIGO
GWOSC
LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory):
Página oficial
Caltech
Wikipedia
KAGRA (Kamioka Gravitational Wave Detetor):
Página oficial
Wikipedia
