Astrônomos chineses fizeram uma descoberta que pode mudar nossa compreensão da evolução dos buracos negros. Pela primeira vez, eles obtiveram a evidência mais convincente de um sistema triplo desses objetos mais misteriosos do Universo.
Impressão artística de um sistema de buraco negro triplo. Crédito da imagem: SHAO
Três objetos ligados pela gravidade no espaço quase sempre resultam em instabilidade orbital, que termina em uma colisão ou na ejeção da “terceira roda” do sistema. Três objetos só podem permanecer estáveis se o par mais próximo deles estiver distante do terceiro participante do sistema. Muitos exemplos de sistemas triplos já foram descobertos para estrelas, mas para buracos negros tais sistemas ainda são uma novidade, o que não é surpreendente – eles não são visíveis, o que dificulta a identificação em princípio.
Tornou-se muito mais fácil receber sinais de fusões de buracos negros com o advento dos observatórios de ondas gravitacionais. Isso imediatamente proporcionou uma ampla gama de detecções de sistemas binários desses objetos que cessaram sua existência por fusão ou chegaram perto disso. Cerca de 300 eventos desse tipo foram descobertos, e um deles, GW190814, interessou particularmente os cientistas da China. Mais precisamente, eles observaram algo incomum nele e se aprofundaram profundamente na física do fenômeno, o que levou a uma descoberta surpreendente.
«”Esta descoberta mostra que os buracos negros binários em GW190814 podem não ter se formado isoladamente, mas sim como parte de um sistema gravitacional mais complexo, fornecendo insights sobre as trajetórias de formação de buracos negros binários”, disse o astrônomo Wen-Biao Han, da Academia Chinesa de Ciências. “Esta é a primeira descoberta internacional que confirma a existência de um terceiro objeto compacto em um evento de fusão de buracos negros binários.”
Em sua própria análise de dados sobre GW190814 coletados pela colaboração LIGO-Virgo-KAGRA, pesquisadores chineses encontraram sinais de aceleração anômala, indicando a possível presença de um terceiro buraco negro.
Vale ressaltar que o próprio evento GW190814 — a fusão de um par de buracos negros — foi incomum. Normalmente, dois buracos negros com aproximadamente o mesmo tamanho se fundem. Mas não neste caso. Um dos buracos negros era muito pequeno — prestes a se transformar em uma estrela de nêutrons, e a massa do segundo excedia a massa solar em 23 vezes. Os cientistas suspeitavam que objetos de tamanhos tão diferentes só poderiam estar próximos em um caso excepcional, por exemplo, se fossem capturados por um terceiro buraco negro de massa significativamente maior. Nesse caso, o par próximo deveria ter mostrado sinais de aceleração, o que deveria ter se refletido nos dados de observação das ondas gravitacionais.
Os chineses criaram um modelo do comportamento desse sistema triplo e o compararam com observações de GW190814. De acordo com o modelo, os dados indicam que a aceleração na linha de visão é 0,0015 vezes a velocidade da luz no vácuo, com um nível de confiança de cerca de 90%, indicando a presença de um terceiro buraco negro que não havia sido considerado anteriormente.
Esse resultado pode significar que fusões de buracos negros podem ocorrer, pelo menos em alguns casos, em circunstâncias muito mais complexas do que pensávamos. Talvez existam outros indícios dessas interações complexas nos dados, apenas esperando que alguém desenvolva as ferramentas para detectá-las.
Além disso, esta descoberta fornece mais evidências da série de fusões que fazem com que buracos negros evoluam de objetos com massa estelar para objetos supermassivos. Novas observações fornecerão mais dados sobre esses processos que ainda estão por serem descobertos.