Cientistas do projeto conjunto LIGO-Virgo-KAGRA relataram ter detectado o sinal mais forte da história de suas observações. O evento recebeu o número GW250114 e confirmou as hipóteses de Roy Kerr e Stephen Hawking.
Fonte da imagem: ligo.caltech.edu
O sinal GW250114 foi causado pela fusão de dois buracos negros, com aproximadamente 34 e 32 massas solares, a cerca de 1,3 bilhão de anos-luz de distância. A fusão produziu um novo buraco negro, com aproximadamente 63 massas solares, girando a cerca de 100 revoluções por segundo. “GW250114 é o evento de onda gravitacional mais forte que detectamos até hoje; foi como um sussurro se transformando em um grito. Isso nos deu uma oportunidade sem precedentes de submeter as teorias de Einstein ao teste mais rigoroso possível, confirmando uma das previsões de Stephen Hawking de que, quando buracos negros se fundem, a área combinada de seus horizontes de eventos só pode crescer, não diminuir”, disse Geraint Pratten, membro da equipe.
O que torna GW250114 único é a pureza excepcional de seu sinal, que permitiu o teste de duas teorias clássicas.
Primeiro, a previsão de Hawking sobre o horizonte de eventos, o limite externo de um buraco negro. Este é o ponto em que a atração gravitacional do buraco negro se torna tão forte que nem mesmo a luz consegue se deslocar rápido o suficiente para escapar de sua influência. Como a gravidade está relacionada à massa, o tamanho do horizonte de eventos, ou raio de Schwarzschild, depende da massa do buraco negro: quanto maior a massa, mais amplo o horizonte de eventos.
Em 1971, Hawking e o físico israelense Jacob Bekenstein previram que a área do horizonte de eventos de um novo buraco negro é maior do que a área dos buracos negros originais combinados. Os cientistas sugeriram que a área do novo horizonte de eventos é proporcional aentropia de um buraco negro ou uma medida de seu caos. Um estudo do sinal GW250114 mostrou que a área total da superfície dos buracos negros progenitores é de 240.000 km²; a área da superfície do buraco negro filho formado como resultado de sua fusão aumentou para 400.000 km².
Em segundo lugar, o evento GW250114 também confirmou a hipótese do matemático neozelandês Roy Kerr – ele propôs uma solução para as equações da relatividade geral para um buraco negro em rotação ou “geometria de Kerr”. O “buraco negro de Kerr” é descrito de forma mais complexa do que na versão de Schwarzschild para um buraco negro estacionário, porque um buraco negro em rotação “estica” o espaço e o tempo de forma um pouco diferente – Kerr descreve não apenas a massa de um objeto, mas também seu momento angular ou spin. A novidade da hipótese de Kerr reside em sua exaustividade: enquanto um amplo conjunto de características é necessário para descrever uma estrela, um buraco negro é descrito por apenas duas: massa e rotação.
Após a fusão de dois buracos negros, o sistema entra em uma fase de amortecimento, durante a qual o novo buraco negro produz vibrações e emite ondas gravitacionais em determinadas frequências, como se sua “voz” mudasse. Kerr previu que a “voz” do buraco negro filho é determinada por sua massa e rotação. “Dada a clareza do sinal GW250114, conseguimos, pela primeira vez, isolar dois “tons” nas “vozes” dos buracos negros, confirmar que eles se comportam de acordo com a previsão de Kerr e obter evidências convincentes sem precedentes da natureza Kerr dos buracos negros existentes”, explicou Gregorio Carullo, membro da equipe de pesquisa.