Três bilhões de anos-luz e meio de distância na constelação Virgem, dois buracos negros supermaciços estão a beira de bater um no outro. Dentro de 100.000 anos, a colisão cósmica deles vai enviar ondas para todo o tecido do espaço-tempo.

O encontro de dois buracos negros libera uma das mais potentes forças do universo, e isso pode ser a chave para observar as ondas gravitacionais previstas por Albert Einstein há quase um século. Mas essas colisões formidáveis se provaram extremamente difíceis de detectar. Agora, usando um truque ótico simples, uma equipe de astrônomos encontrou evidências fortes que dão apoio à existência de um par de buracos negros cujos membros estão a apenas uma semana-luz de distância – quase mil vezes mais próximos do que qualquer outra dupla de buracos negros que conhecemos.



“Algumas pessoas pensam que esses sistemas sempre estarão bastante separados,” diz o astrônomo de Columbia Zoltan Haiman ao Gizmodo. “Nosso estudo é importante porque mostra que sim, buracos negros podem ficar separados por pequenas distâncias.”

O método usado para detectar a dupla cósmica, descrito na Nature, pode ajudar astrônomos a descobrir mais pares como esse e observar uma colisão acontecendo de verdade.

Usando a luz para ver a escuridão

Buracos negros supermaciços , corpos tão densos que nem a luz consegue escapar da gravidade, são encontrados no centro de praticamente toda galáxia, incluindo a nossa. Quando galáxias colidem, seus buracos negros entram em espiral em direção ao outro, formando um par binário. Ao longo do tempo o par vai continuar se aproximando, até que um acabe canibalizando o outro.

Observar buracos negros binários diretamente é bem desafiador, mas talvez possamos ser capazes de detectá-los através de quasares – faróis de luz brilhante emitidos por buracos negros conforme eles queimam através do gás e da poeira cósmica. Normalmente, um quasar aparece aleatoriamente, mas quando dois buracos negros estão próximos da colisão, a teoria sugere que os quasares deles vão começar a piscar em intervalos regulares, como uma lâmpada ou um temporizador.

Um quasar brilhando no coração de um cluster distante de galáxias.
Um quasar brilhando no coração de um cluster distante de galáxias.

Em um novo estudo, Haiman e seus colegas estudaram um quasar intrigante conhecido como PG 1302-102. No passado, astrônomos descobriram que esse quasar brilha por 14% a cada cinco anos – sugerindo a presença de um par a menos de um décimo de ano-luz de distância. O grupo de Haiman queria outra forma de validar a presença binária.

A solução no fim das contas foi bem simples: o efeito Doppler. Lembra dele, das aulas de física na escola? É o motivo de uma sirene de ambulância fica mais aguda conforme se aproxima de você – como observador, as ondas de som chegam ao seu ouvido em intervalos mais curtos e frequências mais altas. Mas nesse caso estamos falando de um buraco negro que se aproxima um pouco e depois se afasta da Terra conforme ele orbita outro buraco negro. E em vez de som, estamos falando em luz.

“Acontece que esses objetos estão se movendo tão rapidamente que você consegue um efeito Doppler relativo, que lhe dá uma mudança no brilho conforme eles circulam um ao outro,” explicou Haiman. Assim, quando Haiman e seus colegas examinaram imagens do PG 1302-102 coletadas pelos telescópios especiais Hubble e GALEX, eles observaram variações periódicas no espectro de luz ultravioleta que seguiam o ciclo de cinco anos.

Avi Loeb, presidente do Centro de Astrofísica de Harvard, disse ao Gizmodo que por mais que esse método seja interessante e plausível, precisamos de mais dados para verificá-lo. Haiman concorda. Sua equipe agora está no processo de investigar quase uma centena de outros quasares de um conjunto definido por uma equipe de astrônomos do Caltech.

Mais descobertas como essa significam mais chances de testemunharmos uma colisão de buracos negros – e as ondas gravitacionais que podem desbloquear alguns dos mistérios mais profundos do universo.

“A detecção de ondas gravitacionais nos permite sondar os segredos da gravidade e testar a teoria de Einstein no ambiente mais extremo do nosso universo – os buracos negros”, diz o autor do estudo, Daniel D’Orazio, estudante de Columbia. “Chegar lá é o cálice sagrado do nosso campo.” [arXiv via Columbia News]