Pesquisadores que estudam os efeitos de uma colisão maciça de buracos negros podem ter confirmado o fenômeno gravitacional previsto por Albert Einstein há um século.
de acordo com Nova pesquisa publicada hoje (Abre em uma nova aba) (12 de outubro) na Nature, o fenômeno – conhecido como precipitação e semelhante ao movimento vacilante às vezes visto em um pião – ocorreu quando dois antigos buracos negros Eles se chocaram e se fundiram em um. À medida que os dois objetos massivos se aproximavam, eles liberavam ondulações maciças através do tecido do espaço-tempo conhecido como ondas gravitacionais, que explodiam através do universo, transportando energia e momento angular para longe dos buracos negros em fusão.
Os cientistas detectaram pela primeira vez essas ondas emitidas por buracos negros em 2020 usando Interferômetro a Laser de Onda Gravitacional (LIGO) nos Estados Unidos e sensores de ondas gravitacionais de Virgo na Itália. Agora, depois de anos estudando padrões de ondas, os pesquisadores confirmaram que um dos buracos negros estava girando como um louco, em um grau nunca visto antes.
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O buraco negro giratório foi torcido e girando 10 bilhões de vezes mais rápido do que qualquer outro observado anteriormente, distorcendo tanto o espaço e o tempo que fez com que os buracos negros oscilassem – ou oscilassem – em suas órbitas.
Os pesquisadores observaram uma presença proativa em tudo, desde topos de fuso até Sistemas estelares morrendo, mas nunca em objetos massivos como sistemas binários de buracos negros, onde a vassoura cósmica gira em torno de um centro comum. No entanto, Einsten Teoria geral da relatividade Ele previu há mais de 100 anos que a precessão deveria acontecer em coisas tão grandes quanto buracos negros binários. Agora, dizem os autores do estudo, esse fenômeno raro foi observado na natureza pela primeira vez.
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“Sempre pensamos que os buracos negros binários poderiam fazer exatamente isso”, disse o principal autor do estudo, Mark Hannam, diretor do Gravity Exploration Institute da Universidade de Cardiff, no Reino Unido. declaração (Abre em uma nova aba). “Estávamos esperando por um exemplo desde as primeiras descobertas de ondas gravitacionais. Tivemos que esperar cinco anos e mais de 80 descobertas separadas, mas finalmente temos uma!”
Os buracos negros em questão eram várias vezes maiores que os buracos negros o solO maior dos dois é estimado em cerca de 40 massas solares. Os pesquisadores detectaram pela primeira vez os ventos do par binário em 2020, quando o LIGO e o Virgo detectaram uma explosão de ondas gravitacionais da suposta colisão de dois buracos negros. A equipe nomeou essa colisão GW200129, para a data de sua descoberta (29 de janeiro de 2020).
Desde então, outros cientistas se debruçaram sobre os dados iniciais das ondas gravitacionais, revelando estranhos segredos sobre essa colisão épica. (Embora os cientistas tenham apenas ondas gravitacionais para seguir e nenhuma observação direta, eles não podem identificar a localização exata dos buracos negros.)
Por exemplo, em maio de 2022, uma equipe de pesquisadores calculou que a fusão entre buracos negros era volumoso e desequilibradocom ondas gravitacionais emitidas pela colisão em uma direção, enquanto o buraco negro recém-fundido provavelmente será “ejetado” de sua galáxia-mãe a mais de 4,8 milhões de km/h na direção oposta.
Esta nova pesquisa na revista Nature sugere que os dois buracos negros tinham uma relação caótica antes de sua fusão violenta. À medida que os dois corpos gigantes se arrastavam para uma órbita cada vez mais próxima, eles começaram a balançar como piões inchados, avançando várias vezes a cada segundo. Segundo os autores do estudo, estima-se que esse pré-efeito seja 10 bilhões de vezes mais rápido do que qualquer outro efeito já medido.
Esses resultados validam Einstein, que previu que tais efeitos eram possíveis em alguns dos grandes objetos do universo. Mas as descobertas também levantam a questão de saber se fusões instáveis de buracos negros como essa são tão raras quanto se pensava anteriormente.
“O maior buraco negro neste binário, que era cerca de 40 vezes maior que o Sol, estava girando o mais rápido possível fisicamente”, disse o coautor do estudo Charlie Hoy, pesquisador da Universidade de Cardiff na época do estudo. Agora, na Universidade de Portsmouth, no Reino Unido, “Nossos modelos atuais de como os binários se formam sugerem que esse modelo era muito raro, talvez um em mil. Ou pode ser um sinal de que nossos modelos precisam mudar”.
Publicado originalmente no Live Science.
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