Físicos identificaram quatro novos casos de buracos negros colidindo e enviando suas ondas gravitacionais em direção à Terra, incluindo entre eles a maior colisão já registrada até hoje.

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Nós já sabemos que os buracos negros colidem com alguma regularidade em todo o universo. Colisões individuais não são mais grande novidade — em vez disso, a astronomia entrou em uma era em que as ondas gravitacionais são simplesmente outra ferramenta para entender o universo, e novos avanços vêm da observação de muitos eventos de ondas gravitacionais. As colaborações científicas do LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) e do Virgo começaram a catalogar esses eventos para contar a história mais completa sobre a frequência com que esses grandes acidentes ocorrem e o que os causa.

Uma rápida recapitulação: a teoria da relatividade geral prevê que certos eventos no universo podem transformar massa em energia e emitir ondas gravitacionais, ou ondulações na própria forma do espaço-tempo que viajam à velocidade da luz. Dois detectores de quase dois quilômetros do LIGO, um no estado de Washington e um na Louisiana, nos Estados Unidos, e o detector Virgo, na Itália, procuram este sinal com interferômetros. Basicamente, eles dividem e recombinam a luz laser, que incide sobre um detector. A onda gravitacional que passa faz com que os dois feixes de laser entrem e saiam de fase um com o outro. O sinal causa uma oscilação menor que a largura de um próton.

Resumindo o que acontece normalmente com buracos negros em colisão, eles se combinam em um buraco negro maior e liberam o excesso de massa como energia, que viaja como ondas gravitacionais.

Os pesquisadores analisaram os dados do LIGO e do Virgo em busca de eventos e identificaram quatro novos que ocorreram durante o verão de 2017. Essas colisões resultaram em buracos negros pesando apenas 17,8 vezes e 80,3 vezes a massa do Sol, acontecendo a uma distância entre 1,044 bilhão e 8,97 bilhões de anos-luz. Isso leva o número total de eventos conhecidos a dez medidas de buracos negros em colisão e uma medida de colisão de estrelas de nêutrons. Os cientistas estimam que, a cada ano, outras 53 fusões de buracos negros ocorrem em cada gigaparsec cúbico (uma “caixa” de 3,2 bilhões de anos-luz de lado) do universo. Os pesquisadores publicaram os resultados em dois artigos no fim de semana.

Os físicos usaram três análises independentes para encontrar os eventos nos dados, de acordo com um comunicado de imprensa. Além disso, houve 14 outras colisões potenciais que só apareceram em duas das três análises.

Fusões de buracos negros. Gráfico: LIGO-Virgo / Frank Elavsky / Northwestern

Uma das colisões, a que resultou em um buraco negro de 80,3 vezes a massa do Sol, foi especialmente interessante. Os cientistas não acreditam que estrelas em colapso possam resultar em buracos negros com mais de 45 massas solares, explicou Imre Bartos, professor assistente da Universidade da Flórida. Além disso, ela parecia girar rapidamente. Talvez essa observação anômala tenha vindo de dois buracos negros que se fundiram entre si e depois com um terceiro buraco negro, em um ambiente abundante em buracos negros. Tais ambientes parecem existir perto do centro de nossa galáxia.

Mas, a essa altura, isso não é um fato comprovado. “Com mais eventos chegando uma vez que o LIGO e o Virgo estejam novamente ligados, saberemos com que frequência essas ‘duplas’ fusões poderiam acontecer”, disse Bartos. “Mas é uma possibilidade muito empolgante.”

Mais observações de ondas gravitacionais ajudarão os pesquisadores a determinar em que tipos de ambientes essas colisões ocorrem e como os buracos negros se aproximam, em primeiro lugar. Mas há mais com que ficar entusiasmado nisso. Novas observações podem permitir que os cientistas busquem novas partículas teorizadas, como os áxions. E colisões de buracos negros não são as únicas coisas que produzem ondas gravitacionais; estrelas de nêutrons em colisão também. Embora os cientistas ainda não tenham encontrado nenhuma nova colisão de estrelas de nêutrons, ter um grande catálogo desse tipo de evento lhes permitirá uma nova maneira de determinar com que rapidez o universo está se expandindo.

A astronomia de observação de ondas gravitacionais vive tempos animadores, e olha que o campo só nasceu oficialmente em 2015. Novos detectores em breve estão prontos para verificar as descobertas de forma independente, e mais informações e conhecimento serão tirados dos dados. A coleta de dados do LIGO e do Virgo começa novamente na primeira metade do ano que vem.

[LIGO 12]