Astrónomos Acreditam Ter Observado Buraco Negro Engolir ‘Estrela Morta’

Oscilações no tecido do espaço-tempo revelam o que pode ser a primeira colisão cósmica do seu tipo.segunda-feira, 26 de agosto de 2019

Há cerca de 900 milhões de anos, um buraco negro libertou uma onda de energia que ecoou pelo cosmos. No dia 14 de agosto, as ondulações desse evento no tecido do espaço-tempo passaram pela Terra – oferecendo evidências de um tipo de colisão cósmica nunca antes observado que pode abrir novas perspetivas sobre o funcionamento do universo.

Esta deteção, chamada S190814bv, pode ter sido desencadeada pela fusão de um buraco negro e uma estrela de neutrões – os restos ultradensos da explosão de uma estrela. Os astrónomos calculam que estes sistemas binários existam, mas nunca foram observados pelos telescópios que perscrutam os céus em diferentes comprimentos de ondas de luz. (Veja a primeira imagem de um buraco negro.)

Os astrónomos também acreditam que estes sistemas criam oscilações, conhecidas como ondas gravitacionais, geradas pela fusão de um buraco negro com uma estrela de neutrões. Estas ondulações no espaço-tempo foram previstas há mais de um século pela teoria da relatividade de Einstein, que sugeria que a colisão entre dois corpos extremamente massivos faria com que o próprio tecido do universo se enrugasse.

As ondas gravitacionais foram detetadas pela primeira vez em 2015, quando o Observatório LIGO captou o sinal de dois buracos negros a fundirem-se num só. Desde então, o LIGO e o Observatório Virgo detetaram outras fusões de buracos negros, e também detetaram a colisão entre duas estrelas de neutrões. Tanto o LIGO como o Virgo detetaram o sinal de S190814bv e, se de facto estivermos perante uma fusão entre uma estrela de neutrões e um buraco negro, seria o terceiro tipo distinto de colisão identificado através de ondas gravitacionais.

Ondas Gravitacionais

Embora tenham sido captados sinais semelhantes em abril deste ano, os investigadores afirmam que o sinal de S190814bv é muito mais convincente. O evento de abril tem uma probabilidade em sete de ser ruído vindo da Terra, e falsos alarmes como o de abril podem surgir a cada 20 meses. Mas S190814bv não parece originar do nosso planeta e a equipa do LIGO estima que, para observamos algo parecido, teríamos de esperar mais do que a própria idade do universo.

"É um acontecimento que nos deixa muito entusiasmados", diz Christopher Berry, físico na Universidade Northwestern e membro da equipa do LIGO. "As probabilidades de isto ser real aumentaram, pelo que vale a pena investir mais tempo e esforço nesta observação."

Destruidor cósmico
O LIGO e o Virgo também rastrearam a origem de S190814bv até uma mancha oval que tem cerca de 11 vezes o tamanho da nossa lua – possibilitando aos telescópios acompanhar as intermitências incomuns na sua luz. Os instrumentos de observação de todo o mundo e os que estão em órbita fizeram uma pausa nas suas observações regulares para participar nesta investigação, publicando os resultados em tempo real.

"É muito emocionante", diz Aaron Tohuvavohu, cientista responsável pelo telescópio Swift da NASA, que procura intermitências de luz ultravioleta e raios-X na mesma extensão de céu da onda gravitacional. "Não dormi a noite toda, estou muito feliz."

Se os telescópios conseguirem observar o brilho da colisão detetada pelos observatórios, seria um acontecimento extremamente importante para a astronomia, já que a luz possibilitaria aos cientistas ver pela primeira vez as entranhas de uma estrela de neutrões – e possivelmente testar os limites da relatividade de formas inéditas.

“Para mim, enquanto teórica, seria o concretizar de um sonho”, diz Vicky Kalogera, física na Universidade Northwestern e membro da equipa do LIGO.

No entanto, não se sabe se os telescópios vão conseguir ver alguma coisa. A teoria atual assume que, dependendo das massas dos dois objetos, as colisões entre estrelas de neutrões e buracos negros podem não emitir luz.

Quanto maior for a proximidade entre ambas as massas, mais tempo a estrela demora a entrar em espiral no buraco negro. Isto permite uma órbita mais aproximada entre ambos, dando ao buraco negro mais oportunidades para destruir gravitacionalmente a estrela de neutrões. E antes da estrela cair por completo no buraco negro, pode emitir uma luz que os telescópios conseguem captar.

Mas se o buraco negro for muito mais massivo do que a estrela de neutrões, consegue engolir a estrela por inteiro, sem grandes alaridos e sem emissão de luz.

Vicky diz que os cientistas ainda estão a analisar os dados de S190814bv para delimitar a massa do buraco negro, algo que pode ajudar a clarificar as circunstâncias deste evento.

À altura da situação
Outra possibilidade mais estranha é a de que o objeto mais pequeno de S190814bv não seja sequer uma estrela de neutrões.

Os observatórios LIGO e Virgo classificam estas fusões através de estimativas das massas dos objetos. Tudo o que for três vezes menor do que a massa do nosso sol, é considerado uma estrela de neutrões. E tudo o que for cinco vezes maior do que a massa do nosso sol, é considerado um buraco negro. Neste caso, estima-se que em S190814bv o objeto mais pequeno tenha um tamanho três vezes menor do que a nossa massa solar.

E apesar de em teoria poderem existir buracos negros menos massivos, as medições do cosmos feitas com raios-X ainda não encontraram sinais da sua existência. Da mesma forma, as teorias mais conceituadas sobre as estrelas de neutrões afirmam que se estes corpos ficarem muito maiores do que duas massas solares, podem colapsar e transformar-se em buracos negros.

“Existem dois mistérios que este evento pode ajudar a desvendar”, diz Berry. “O tamanho máximo da massa de uma estrela de neutrões, e o tamanho mínimo da massa de um buraco negro.”

Características subtis nas ondas gravitacionais podem ajudar os cientistas a identificar o objeto mais pequeno de S190814bv. Mas mesmo que as medições de acompanhamento identifiquem dados adicionais – algo que, segundo Vicky, pode demorar semanas – as probabilidades de se confirmar que este objeto mais pequeno é uma estrela de neutrões são remotas.

Independentemente dos resultados, é uma observação sem precedentes, diz Berry. “É uma situação onde ficamos sempre a ganhar.”
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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