Novo algoritmo revela cenários de fusão de buracos negros anteriormente ocultos e incomuns

Usando um novo algoritmo para detectar ondas gravitacionais, cientistas da Universidade de Princeton conseguiram descobrir novas e incomuns fusões de buracos negros em sistemas binários em dados LIGO-Virgo de 2019. O antigo algoritmo registrou 44 eventos nos primeiros seis meses de observações no ciclo de 2019, e o processamento com o novo algoritmo adicionou mais 10 eventos perdidos, alguns dos quais surpreenderam os cientistas.

O sistema binário de buracos negros na representação do artista. Fonte: NASA Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman e Brian P. Powell

Por razões óbvias, os buracos negros não podem ser estudados por métodos de observação direta, apenas a partir de dados indiretos, entre os quais as perturbações gravitacionais de fusões de buracos negros em sistemas binários são os eventos mais marcantes. Foi um desses eventos que se tornou a descoberta do século em 2016, quando foi relatado pela primeira vez que as ondas gravitacionais foram registradas pelos observatórios LIGO (EUA) e Virgo (UE) construídos especialmente para esse fim.

«Com as ondas gravitacionais, estamos começando a observar uma ampla gama de buracos negros que se fundiram nos últimos bilhões de anos”, disse o físico Seth Olsen, estudante de pós-graduação da Universidade de Princeton que liderou a nova análise. Cada observação contribui para a nossa compreensão de como os buracos negros se formam e evoluem, diz ele, e a chave para essa compreensão é encontrar maneiras eficazes de separar os sinais do ruído.

Tendo passado o “novo ancinho” de acordo com os dados antigos, os astrofísicos descobriram ondas gravitacionais de buracos negros de massa pequena e grande. Em um caso, os novos dados podem preencher as lacunas na busca de buracos negros com massas de duas a cinco massas solares e, no segundo caso, abrem o caminho para a detecção de buracos negros com massas de 50 a 150 massas solares. Por que isso é importante?

Teoria e observações dizem que uma estrela com menos de duas massas solares entrará em colapso em uma estrela de nêutrons. Mas nenhuma observação revelou buracos negros na faixa de duas a cinco massas solares, enquanto buracos negros com mais de cinco massas solares são observados com frequência suficiente para apoiar a teoria. Observações de buracos negros que são múltiplos de sua massa, que nunca podem ser produzidos pelo colapso de uma estrela moribunda, sugerem o fato de que os buracos negros crescem absorvendo objetos vizinhos. Novos dados se tornaram a confirmação de alguns e outros fenômenos e prometem lançar ainda mais luz sobre alguns dos objetos mais misteriosos do universo.

Os novos resultados também revelam um sistema binário que os cientistas nunca viram antes: um buraco negro pesado girando em uma direção absorve um buraco negro muito menor que gira em torno dele na direção oposta. Além disso, os eixos das órbitas são inclinados entre si em um ângulo, o que também nunca foi observado antes. Isso significa que configurações ainda mais estranhas em sistemas binários de buracos negros estão à nossa frente, o que representa um novo desafio para os teóricos.