{"id":4280,"date":"2021-07-02T06:19:21","date_gmt":"2021-07-02T05:19:21","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=4280"},"modified":"2021-07-02T06:19:39","modified_gmt":"2021-07-02T05:19:39","slug":"ligo-virgo-kagra-descobre-fusoes-esquivas-de-buracos-negros-com-estrelas-de-neutroes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2021\/07\/02\/ligo-virgo-kagra-descobre-fusoes-esquivas-de-buracos-negros-com-estrelas-de-neutroes\/","title":{"rendered":"LIGO-Virgo-KAGRA descobre fus\u00f5es esquivas de buracos negros com estrelas de neutr\u00f5es"},"content":{"rendered":"\n

Pela primeira vez, os investigadores confirmaram a dete\u00e7\u00e3o de uma colis\u00e3o entre um buraco negro e uma estrela de neutr\u00f5es. Na verdade, os cientistas detetaram n\u00e3o um, mas dois eventos deste tipo que ocorreram com apenas 10 dias de intervalo em janeiro de 2020. Os eventos extremos provocaram “salpicos” no espa\u00e7o e emitiram ondas gravitacionais que viajaram pelo menos 900 milh\u00f5es de anos-luz at\u00e9 chegarem \u00e0 Terra. Em cada caso, a estrela de neutr\u00f5es foi provavelmente engolida inteira pelo seu buraco negro parceiro.<\/p>\n\n\n\n

As ondas gravitacionais s\u00e3o perturba\u00e7\u00f5es na curvatura do espa\u00e7o-tempo criadas por objetos massivos em movimento. Durante os cinco anos desde que as ondas foram medidas pela primeira vez, uma descoberta que levou ao Pr\u00e9mio Nobel da F\u00edsica em 2017, os investigadores identificaram mais de 50 sinais de ondas gravitacionais da fus\u00e3o de pares de buracos negros e pares de estrelas de neutr\u00f5es. Tanto os buracos negros quanto as estrelas de neutr\u00f5es s\u00e3o cad\u00e1veres de estrelas massivas, sendo os buracos negros ainda mais massivos do que as estrelas de neutr\u00f5es.<\/p>\n\n\n\n

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Impress\u00e3o de artista inspirada por uma fus\u00e3o entre um buraco negro e uma estrela de neutr\u00f5es.
Cr\u00e9dito: Carl Knox, OzGrav-Universidade de Swinburne<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Agora, num novo estudo, os cientistas anunciaram a dete\u00e7\u00e3o de ondas gravitacionais de dois eventos raros, cada um envolvendo a colis\u00e3o entre um buraco negro e uma estrela de neutr\u00f5es. As ondas gravitacionais foram detetadas pelo LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) da NSF (National Science Foundation) nos EUA e pelo detetor Virgo na It\u00e1lia. O detetor KAGRA, no Jap\u00e3o, juntou-se \u00e0 rede LIGO-Virgo em 2020, mas n\u00e3o estava online durante estas dete\u00e7\u00f5es.<\/p>\n\n\n\n

A primeira fus\u00e3o, detetada no dia 5 de janeiro de 2020, envolveu um buraco negro com cerca de 9 vezes a massa do nosso Sol, e uma estrela de neutr\u00f5es com 1,9 massas solares. A segunda fus\u00e3o foi detetada no dia 15 de janeiro e envolveu um buraco negro com 6 massas solares e uma estrela de neutr\u00f5es com 1,5 vezes a massa do Sol. Os resultados foram publicados dia 29 de junho na revista The Astrophysical Journal Letters.<\/p>\n\n\n\n

Os astr\u00f3nomos passaram d\u00e9cadas \u00e0 procura de estrelas de neutr\u00f5es em \u00f3rbita de buracos negros na Via L\u00e1ctea, a nossa Gal\u00e1xia, mas at\u00e9 ao momento sem sucesso. “Com esta nova descoberta de fus\u00f5es entre buracos negros e estrelas de neutr\u00f5es, para l\u00e1 da nossa Gal\u00e1xia, descobrimos o tipo de bin\u00e1rio em falta. Podemos finalmente a come\u00e7ar a entender quantos destes sistemas existem, com que frequ\u00eancia se fundem e porque \u00e9 que ainda n\u00e3o vimos exemplos na Via L\u00e1ctea,” diz Astrid Lamberts, investigadora do Observatoire de la C\u00f4te d’Azur, em Nice, Fran\u00e7a.<\/p>\n\n\n\n

O primeiro dos dois eventos, GW200105, foi observado pelo LIGO em Livingston e pelo detetor Virgo. Produziu um sinal forte no detetor LIGO, mas um pequeno sinal de ru\u00eddo no detetor Virgo. O outro detetor LIGO, localizado em Hanford, no estado norte-americano de Washington, estava temporariamente offline. Dada a natureza das ondas gravitacionais, a equipa inferiu que o sinal foi provocado por um buraco negro que colidiu com um objeto compacto com 1,9 massas solares, mais tarde identificado como uma estrela de neutr\u00f5es. Esta fus\u00e3o ocorreu a 900 milh\u00f5es de anos-luz.<\/p>\n\n\n\n

“Embora vejamos um sinal forte em apenas um detetor, conclu\u00edmos que \u00e9 real e n\u00e3o apenas o ru\u00eddo do detetor. Passa todas as nossas rigorosas verifica\u00e7\u00f5es de qualidade e destaca-se de todos os eventos de ru\u00eddo que vemos na terceira campanha de observa\u00e7\u00e3o,” diz Harald Pfeiffer, l\u00edder do grupo no departamento de Relatividade Astrof\u00edsica e Cosmol\u00f3gica do Instituto Max Planck para F\u00edsica Gravitacional em Potsdam, Alemanha.<\/p>\n\n\n\n

Dado que o sinal foi forte em apenas um detetor, a localiza\u00e7\u00e3o da fus\u00e3o no c\u00e9u permanece incerta, estando algures numa \u00e1rea com 34.000 vezes o tamanho de uma Lua Cheia.<\/p>\n\n\n\n

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Massas das dete\u00e7\u00f5es anunciadas de ondas gravitacionais e de buracos negros e estrelas de neutr\u00f5es anteriormente restringidas por observa\u00e7\u00f5es eletromagn\u00e9ticas. Esta atualiza\u00e7\u00e3o do cat\u00e1logo GTWC-2 O3a real\u00e7a as fus\u00f5es GW200105 + GW200115.
Cr\u00e9dito: LIGO-Virgo \/ Frank Elavsky, Aaron Geller \/ Universidade Northwestern<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

“Embora as ondas gravitacionais por si s\u00f3 n\u00e3o revelem a estrutura do objeto menos massivo, podemos inferir a sua massa m\u00e1xima. Combinando estas informa\u00e7\u00f5es com previs\u00f5es te\u00f3ricas das massas esperadas das estrelas de neutr\u00f5es num tal sistema bin\u00e1rio, conclu\u00edmos que uma estrela de neutr\u00f5es \u00e9 a explica\u00e7\u00e3o mais prov\u00e1vel,” diz Bhooshan Gadre, investigador p\u00f3s-doutorado do Instituto Max Planck para F\u00edsica Gravitacional.<\/p>\n\n\n\n

O segundo evento, GW200115, foi detetado pelos dois detetores LIGO e pelo detetor Virgo. GW 200115 vem da fus\u00e3o de um buraco negro com uma estrela de neutr\u00f5es com 1,5 massas solares a cerca de mil milh\u00f5es de anos-luz da Terra. Usando informa\u00e7\u00f5es de todos os tr\u00eas instrumentos, os cientistas foram capazes de restringir mais eficazmente a parte do c\u00e9u onde este evento teve lugar. No entanto, a \u00e1rea localizada \u00e9 quase 3000 vezes o tamanho de uma Lua Cheia.<\/p>\n\n\n\n

Os astr\u00f3nomos foram alertados sobre ambos os eventos logo ap\u00f3s estes terem sido detetados em ondas gravitacionais e, posteriormente, procuraram nos c\u00e9us por flashes associados de luz. Nenhum foi encontrado. Isto n\u00e3o \u00e9 surpreendente devido \u00e0 enorme dist\u00e2ncia das fus\u00f5es, o que significa que qualquer luz delas proveniente, n\u00e3o importa o comprimento de onda, seria demasiado fraca e dif\u00edcil de detetar at\u00e9 mesmo com os telesc\u00f3pios mais poderosos. Al\u00e9m disso, as fus\u00f5es provavelmente n\u00e3o produziram um espet\u00e1culo de luz porque os seus buracos negros eram grandes o suficiente para engolir as estrelas de neutr\u00f5es por inteiro.<\/p>\n\n\n\n

“Estes n\u00e3o foram eventos onde os buracos negros ‘mastigaram’ as estrelas de neutr\u00f5es como o Monstro das Bolachas, que espalha migalhas por todos os lados. Este ‘espalhar de migalhas’ \u00e9 o que produziria luz, e n\u00f3s n\u00e3o achamos que tal tenha acontecido nestes casos,” explica Patrick Brady, professor da Universidade do Wisconsin-Milwaukee e porta-voz da Colabora\u00e7\u00e3o Cient\u00edfica LIGO.<\/p>\n\n\n\n

Anteriormente, a rede LIGO-Virgo encontrou duas outras fus\u00f5es candidatas entre um buraco negro e uma estrela de neutr\u00f5es. Um evento chamado GW190814, detetado no dia 14 de agosto de 2019, envolveu uma colis\u00e3o de um buraco negro com 23 massas solares e um objeto com cerca de 2,6 massas solares, que poderia ser ou a estrela de neutr\u00f5es mais massiva conhecida ou o buraco negro menos massivo conhecido. Outro evento candidato, de nome GW190426, e detetado no dia 26 de abril de 2019, foi possivelmente considerado uma fus\u00e3o entre uma estrela de neutr\u00f5es e um buraco negro, mas tamb\u00e9m podia ser simplesmente o resultado de ru\u00eddo no detetor.<\/p>\n\n\n\n

Tendo observado com confian\u00e7a dois exemplos de ondas gravitacionais provenientes da fus\u00e3o de buracos negros com estrelas de neutr\u00f5es, os investigadores estimam agora que, at\u00e9 mil milh\u00f5es de anos-luz da Terra, ocorra aproximadamente uma destas fus\u00f5es por m\u00eas.<\/p>\n\n\n\n

“Os grupos do LIGO, do Virgo e do KAGRA est\u00e3o a melhorar os seus detetores em prepara\u00e7\u00e3o da pr\u00f3xima campanha de observa\u00e7\u00e3o, programada para o ver\u00e3o de 2022,” diz Brady. “Com uma mais alta sensibilidade, esperamos detetar ondas de fus\u00f5es at\u00e9 uma vez por dia e melhor medir as propriedades dos buracos negros e da mat\u00e9ria superdensa que constitui as estrelas de neutr\u00f5es.”<\/p>\n\n\n\n

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