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    Novo estudo propõe assinatura de luz para detecção de fusões de buracos negros

    Crédito CC0:domínio público

    Os detectores de ondas gravitacionais estão encontrando fusões de buracos negros no universo à razão de uma por semana. Se essas fusões ocorrerem no espaço vazio, os pesquisadores não podem ver a luz associada que é necessária para determinar onde eles aconteceram. Contudo, um novo estudo em The Astrophysical Journal Letters , liderado por cientistas do Museu Americano de História Natural e da City University of New York (CUNY), sugere que os pesquisadores podem finalmente ser capazes de ver a luz das fusões de buracos negros se as colisões acontecerem na presença de gás.

    "Com uma assinatura leve, astrônomos poderiam facilmente localizar a localização cósmica dessas fusões e estudá-las com muito mais detalhes do que é atualmente possível, "disse o autor do artigo Barry McKernan, pesquisador associado do Departamento de Astrofísica do Museu e professor do Borough of Manhattan Community College, CUNY, e um membro do corpo docente do Centro de Pós-Graduação da CUNY.

    Os buracos negros se formam quando estrelas massivas morrem. Muito parecido com objetos densos afundando em um rio na Terra, buracos negros tendem a afundar em regiões das galáxias onde a gravidade é mais forte. Acredita-se que um grande número de buracos negros se acumulam nos centros das galáxias, onde um muito maior, solteiro, um buraco negro supermassivo está à espreita.

    Se pequenos buracos negros individuais passarem perto o suficiente uns dos outros enquanto orbitam, sua gravidade mútua permite que eles se emparelhem e orbitem um ao outro, enquanto também orbita o buraco negro supermassivo central. Mas um segundo encontro aleatório próximo com outro pequeno buraco negro pode facilmente separar tal par.

    "Então os buracos negros dançam, formando e rompendo parcerias, mas raramente chegando perto o suficiente para se fundir, "disse o co-autor do artigo K.E. Saavik Ford, que também é pesquisador associado do Departamento de Astrofísica do Museu e professor do Borough of Manhattan Community College, CUNY, e um membro do corpo docente do Centro de Pós-Graduação da CUNY. "Se uma fusão acontecer, vai ocorrer no escuro, sem luz associada. "

    Esta imagem muda se uma grande massa de gás cair no buraco negro supermassivo central. Isso resultará em um disco de gás brilhante que envolve muitos dos buracos negros em torno do buraco negro supermassivo central e muda suas órbitas. Uma vez dentro do disco, o gás puxa os buracos negros, fazendo com que eles espiralem mais perto do buraco negro supermassivo central. Se os buracos negros menores passarem perto o suficiente uns dos outros, gás muito rapidamente os une, causando uma fusão e uma explosão de ondas gravitacionais que podem ser detectadas pelo Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) nos Estados Unidos e pelo detector de Virgo, baseado na Europa.

    O novo trabalho de McKernan, Ford, e colaboradores do California Institute of Technology, Laboratório de propulsão a jato, Universidade de Edimburgo, Universidade Columbia, e a Universidade da Flórida, sugere que pode ser possível ver o efeito das fusões de buracos negros no disco de gás. A ideia:assim que os buracos negros se fundirem, eles normalmente experimentam um chute em alta velocidade (cerca de 50 quilômetros por segundo / 112, 000 milhas por hora). O gás próximo tenta seguir o produto da fusão, mas choca com o gás do disco vizinho causando uma colisão de choque. Se o disco de gás for fino o suficiente para deixar a luz escapar, o brilho do choque pode ser detectado com pesquisas do céu do telescópio. A probabilidade de detectar o brilho do choque contra um disco já brilhante é melhor para fusões de buracos negros de grande massa, em torno de buracos negros centrais de menor massa. A escala de tempo durante a qual o brilho é liberado pode ajudar os astrônomos a distinguir a fusão do buraco negro de variações aleatórias no gás do disco.

    "O LIGO abriu toda uma nova maneira de nos permitir 'ouvir' como dois buracos negros se fundem em um; e se estivermos corretos, agora pode haver uma maneira de vermos esses eventos invisíveis acontecerem, "disse o co-autor Nicholas Ross, da Universidade de Edimburgo." Isso teria profundas implicações para a forma como estudamos os buracos negros e para a cosmologia observacional. "

    O co-autor Matthew Graham, da Caltech, acrescenta:"Temos muitos telescópios, como ZTF [Zwicky Transient Facility], agora cobrindo grandes regiões do céu todas as noites. Se houver uma contraparte óptica, devemos ver; se não encontrarmos nenhum, isso também nos diz algo interessante. "


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