p Os astrônomos não terão que esperar muito mais pelo primeiro vislumbre de um dos maiores tipos de união do cosmos. Nova pesquisa publicada em 13 de novembro em Astronomia da Natureza prevê que as ondas gravitacionais geradas pela fusão de dois buracos negros supermassivos serão detectados dentro de 10 anos. O estudo é o primeiro a usar dados reais, em vez de simulações de computador, para prever quando tal observação será feita. p "As ondas gravitacionais dessas fusões binárias de buracos negros supermassivos são as mais poderosas do universo, "diz a autora principal do estudo, Chiara Mingarelli, pesquisador do Center for Computational Astrophysics do Flatiron Institute na cidade de Nova York. "Eles absolutamente superam as fusões de buracos negros detectadas pelo LIGO, "ou o Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser, que detectou pela primeira vez ondas gravitacionais em buracos negros em colisão em fevereiro de 2016.

p A detecção de uma fusão de buracos negros supermassivos ofereceria novos insights sobre como galáxias massivas e buracos negros evoluem, Mingarelli diz. A falta de tal avistamento dentro do prazo de 10 anos, por outro lado, necessitaria repensar se e como os buracos negros supermassivos se fundem, ela diz.

p Buracos negros supermassivos vivem no coração de grandes galáxias, incluindo nossa própria Via Láctea, e pode ter milhões ou até bilhões de vezes a massa do sol. Para comparação, os buracos negros em fusão detectados até agora por detectores de ondas gravitacionais têm apenas algumas dezenas de vezes a massa do sol.

p Quando duas galáxias colidem e se combinam, seus buracos negros supermassivos derivam para o centro da galáxia recém-unificada. Os cientistas prevêem que os buracos negros supermassivos se fecharão e se fundirão com o tempo. Essa reunião produz ondas gravitacionais intensas que se propagam pela estrutura do espaço e do tempo.

p Embora essas ondas gravitacionais sejam fortes, eles estão fora dos comprimentos de onda atualmente observáveis ​​por experimentos em andamento, como LIGO e Virgo. A nova busca por ondas gravitacionais formadas pela fusão de buracos negros supermassivos irá, em vez disso, alavancar estrelas chamadas pulsares que agem como metrônomos cósmicos. As estrelas que giram rapidamente enviam um ritmo constante de pulsos de ondas de rádio. Conforme as ondas gravitacionais que passam se estendem e comprimem o espaço entre a Terra e o pulsar, o ritmo muda ligeiramente. Essas mudanças são então monitoradas por projetos de observação de pulsar na Terra.

p Três projetos atualmente lêem o tempo das ondas de rádio que chegam de pulsares próximos:o Parkes Pulsar Timing Array na Austrália, Observatório Nanohertz da América do Norte para Ondas Gravitacionais e a Matriz de Sincronização do Pulsar Europeu. Juntos, o trio forma o International Pulsar Timing Array.

p Mingarelli e colegas estimaram quanto tempo esses projetos levarão para detectar sua primeira fusão de buraco negro supermassivo. A equipe catalogou galáxias próximas que podem hospedar pares de buracos negros supermassivos. Os pesquisadores então combinaram essa informação com um mapa de pulsares próximos para encontrar - pela primeira vez - a probabilidade de uma detecção definitiva ao longo do tempo.

p "Se você levar em consideração as posições dos pulsares no céu, você basicamente tem 100 por cento de chance de detectar algo em 10 anos, "Mingarelli diz." O resultado final é que você certamente selecionará pelo menos um binário local de buraco negro supermassivo. "

p Uma surpresa com os resultados foi quais galáxias têm maior probabilidade de oferecer o primeiro vislumbre da fusão de buracos negros supermassivos. Galáxias maiores significam buracos negros maiores e, portanto, ondas gravitacionais mais fortes. Mas buracos negros maiores também se fundem mais rápido, reduzir a janela durante a qual as ondas gravitacionais podem ser detectadas. Uma fusão de buraco negro em uma galáxia massiva como M87 produziria ondas gravitacionais detectáveis ​​por 4 milhões de anos, por exemplo, enquanto uma galáxia mais modesta como a Galáxia do Sombrero ofereceria uma janela de 160 milhões de anos.

p Uma detecção bem-sucedida daria aos astrofísicos uma melhor compreensão da astrofísica no centro das fusões de galáxias, Mingarelli diz, e fornecer uma nova avenida para estudar física fundamental não acessível por qualquer outro meio. O número de binários supermassivos individuais de buracos negros vistos também oferece uma medida de quantas vezes as galáxias se fundem, que é uma medida importante de como o universo evoluiu ao longo do tempo.

p Se uma fusão de buraco negro supermassivo não for vista, pode ser porque os buracos negros param em cerca de três anos-luz (ou um parsec) de separação. Esse enigma é conhecido como o Problema Parsec Final. Os dois buracos negros se fecham gradualmente ao longo do tempo conforme suas órbitas se degradam conforme a energia é perdida, gerando ondas gravitacionais, mas o processo pode demorar mais do que a idade atual do universo.

p Quanto a se os astrônomos irão detectar uma fusão supermassiva de um buraco negro, "vai ser interessante de qualquer maneira, "Mingarelli diz.