O horizonte de eventos de um buraco negro deixou de ser apenas uma abstração matemática – os cientistas “viram” seus rastros pela primeira vez.

Até agora, o horizonte de eventos de um buraco negro era visto como uma abstração matemática — uma espécie de limite sem retorno, além do qual nada poderia escapar. A determinação desse limite era indireta, baseada em dados indiretos sobre a massa e a velocidade de rotação do buraco negro. O advento dos detectores de ondas gravitacionais parece ter ajudado os cientistas a detectar, pela primeira vez, vestígios materiais do horizonte de eventos.

Fonte da imagem: NASA

A descoberta foi feita durante o estudo da fusão de buracos negros mais “ruidosa” da história das observações de ondas gravitacionais — o evento GW250114. No momento da fusão de buracos negros, ocorre um poderoso efeito de onda gravitacional: o buraco negro começa a emitir ondas gravitacionais em uma frequência precisa, que depende de sua massa e velocidade de rotação (e, como sugere a teoria, de sua carga). Isso é semelhante ao som de um sino, cujo som diminui gradualmente. Nesse regime, o buraco negro existe em um estado chamado modo quase-normal.

A análise do evento GW250114 revelou que, no momento da fusão de buracos negros, surge algo que pode ser classificado como uma onda direta. Deve-se esclarecer que a palavra “análise” em relação à astronomia de ondas gravitacionais é relativa. Estritamente falando, os dados sobre eventos de ondas gravitacionais não contêm dados diretos que possam ser analisados. Para entender o que está acontecendo — o que os instrumentos do observatório mostraram — supercomputadores primeiro criam modelos das possíveis respostas dos instrumentos a toda a gama de eventos possíveis (massas dos buracos negros, velocidades orbitais e angulares). Registros subsequentes são comparados com os modelos, e isso serve como uma “interpretação” do evento — o que poderia ter acontecido. Assim, a “onda direta” também é uma hipótese que pode existir e é consistente com modelos e observações.

VÍDEO

O evento GW250114 foi registrado em 14 de janeiro de 2025 por dois interferômetros LIGO americanos — em Hanford e Livingston. O sinal foi gerado pela fusão de dois buracos negros de massas aproximadamente iguais — cada um com cerca de 30 a 40 massas solares. Após a fusão,Um buraco negro em rotação se formou. Como já havia acontecido muitas vezes antes, após a fusão, o buraco começou a emitir modos quase-normais. Mas desta vez, os pesquisadores tentaram separar os modos quase-normais familiares de um componente mais sutil — a onda direta, teoricamente prevista como um traço do comportamento turbulento da matéria sob condições de curvatura monstruosa do espaço-tempo perto do horizonte de eventos.

De acordo com o modelo, o sinal da onda gravitacional direta deveria ter uma frequência próxima ao dobro da frequência de rotação do buraco negro e decair rapidamente devido ao desvio para o vermelho sob condições de fortes perturbações gravitacionais perto do horizonte de eventos e, de fato, da influência gravitacional direta sobre o sinal. Nos dados do GW250114, os autores acreditam que esse componente se manifestou com uma significância bastante alta, dando-lhe uma base legítima para sua existência.

Se a interpretação for confirmada por outros eventos, abrirá um novo caminho para estudar não apenas o “eco” de um buraco negro já formado, mas também a física próxima ao próprio horizonte de eventos — uma área que até agora só era acessível por meios puramente matemáticos.