Novo tipo de buraco negro detectado em colisão massiva

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Novo tipo de buraco negro detectado em colisão massiva
Ilustração artística mostra uma fusão hierárquica de buracos negros que pode ter levado a este evento.

Astrônomos detectaram a fusão mais massiva de dois buracos negros através das ondas gravitacionais mais antigas e distantes que já atingiram a Terra.

Essa colisão criou o primeiro buraco negro de massa intermediária já descoberto, e ele tem uma massa 142 vezes maior que a do nosso sol.

O ‘estouro’ de energia criado por esta fusão de buraco negro liberado por ondas gravitacionais, ou ondulações no continuum espaço-tempo, igualou a energia de oito sóis. E essas ondulações levaram 7 bilhões de anos para viajar pelo espaço e chegar até nós na Terra.

Este buraco negro recém-descoberto tem o que é chamado de massa “intermediária” porque sua massa é entre 100 e 1.000 vezes a do Sol. É mais do que a massa estelar (a massa das estrelas) e menos do que a dos buracos negros supermassivos.

O sinal que os astrônomos traçaram por meio de ondas gravitacionais provavelmente aconteceu no momento em que os dois buracos negros se juntaram.

As ondas gravitacionais foram rastreadas na Terra em 21 de maio de 2019, pelos detectores duplos do Observatório de Ondas Gravitacionais do Interferômetro a Laser da National Science Foundation nos Estados Unidos, bem como pelo detector de ondas gravitacionais de Virgo, na Itália.

Dois estudos publicados na quarta-feira, um sobre o evento das ondas gravitacionais na revista Physical Review Letters e outro detalhando as implicações do evento no Astrophysical Journal Letters.

“Um dos grandes mistérios da astrofísica é como se formam os buracos negros supermassivos?” disse Christopher Berry, revisor do Conselho Editorial do LIGO Science Collaboration para o artigo de descoberta, em um comunicado.

“Eles são os milhões de elefantes com massa solar na sala”, disse Berry, que também é professor de pesquisa no Centro de Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica da Universidade Northwestern.

“Eles crescem de buracos negros de massa estelar, que nascem quando uma estrela colapsa, ou nascem de um meio desconhecido? Há muito tempo procuramos por um buraco negro de massa intermediária para preencher a lacuna entre a massa estelar e os buracos negros supermassivos. A procura acabou. Agora, temos provas de que existem buracos negros de massa intermediária”, disse ele.

O evento de onda gravitacional durou apenas cerca de um décimo de segundo. As ondas se originaram de 7 bilhões de anos-luz de distância – a fonte mais distante delas até agora.

Com esta detecção, o LIGO observou o inesperado e levou a outro avanço.

“As observações de ondas gravitacionais são revolucionárias”, disse Berry. “Com essas descobertas de ondas gravitacionais, não demorará muito até que tenhamos dados suficientes para descobrir os segredos de como os buracos negros nascem e crescem.”

O evento de onda gravitacional foi denominado GW190521. E os quatro pequenos balanços captados pelos detectores representam um estrondo literal que viajou pelo espaço para nos alcançar na Terra 7 bilhões de anos depois. Isso difere do sinal captado durante a primeira detecção de ondas gravitacionais do LIGO em 2015.

Por que esse buraco negro é diferente

Existem duas categorias principais de buracos negros.

Buracos negros de massa estelar se formam quando estrelas massivas morrem e variam de algumas vezes a massa do Sol até dezenas de vezes sua massa. E buracos negros supermassivos, como os encontrados no centro de galáxias como o nosso, podem ter centenas, milhares ou até bilhões de vezes a massa do nosso Sol.

Então, há este novo buraco negro intermediário, que está entre os dois. Foi formado por dois buracos negros massivos que provavelmente foram criados por estrelas em colapso. Dos dois buracos negros que se fundiram, o mais pesado tinha 85 massas solares e o outro buraco negro tinha cerca de 66 massas solares.

As estrelas entram em colapso sob seu próprio peso quando seus núcleos evoluem e não têm mais pressão suficiente para suportar as camadas externas da estrela. O resultado pode criar um buraco negro.

Mas uma estrela que entra em colapso não deveria ser capaz de produzir um buraco negro entre 65 a 120 massas solares, que é chamado de gap de massa de instabilidade de par. Isso ocorre porque as estrelas mais massivas são obliteradas pela supernova que vem junto com seu colapso.

O maior dos dois buracos negros nesta fusão, com 85 massas solares, é o primeiro buraco negro detectado nesta faixa. Mas como isso se formou?

“Há muitas idéias sobre como contornar isso – fundir duas estrelas, incorporar o buraco negro em um disco grosso de material que ele pode engolir ou buracos negros primordiais criados na sequência do Big Bang”, disse Berry. “A ideia que eu realmente gosto é uma fusão hierárquica onde temos um buraco negro formado a partir da fusão anterior de dois buracos negros menores.”

A possibilidade da fusão hierárquica, onde cada buraco negro nesta fusão provavelmente se formou a partir da fusão de dois buracos negros menores, é incluída pelos pesquisadores no segundo estudo.

“Depois de tantas observações de ondas gravitacionais desde a primeira detecção em 2015, é empolgante que o universo ainda esteja lançando coisas novas em nós, e este buraco negro de 85 massas solares é bastante complicado”, disse Chase Kimball, co-autor do segundo estudo, membro da LIGO Scientific Collaboration e estudante de pós-doutorado em astronomia da Northwestern, em um comunicado…

“Estamos realmente no início da astronomia de ondas gravitacionais”, disse Kimball. “É difícil escolher um momento melhor para se tornar astrofísico.”

(Fonte)

Colaboração: Wizard Uncle


E ainda teremos muitas surpresas mais fornecidas pelo Universo em que vivemos.

– PREDADOR

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