Um novo estudo realizado por um grupo de pesquisadores da Universidade de Birmingham descobriu que as colisões de buracos negros supermassivos podem ser observáveis ​​simultaneamente em ondas gravitacionais e raios-X no início da próxima década.

A Agência Espacial Européia (ESA) anunciou recentemente que seus dois maiores observatórios espaciais da década de 2030 terão seus lançamentos programados para uso simultâneo. Essas missões, Atena, a próxima geração de telescópio espacial de raios-X e LISA, o primeiro observatório de ondas gravitacionais baseado no espaço, serão coordenados para começar a observar dentro de um ano de diferença e provavelmente terão pelo menos quatro anos de operações científicas sobrepostas.

De acordo com o novo estudo, publicado em Astronomia da Natureza ("Ligando ondas gravitacionais e fenômenos de raios-X com observações conjuntas de LISA e Atenas"), A decisão da ESA dará aos astrônomos uma oportunidade sem precedentes de produzir mapas com vários mensageiros de alguns dos eventos cósmicos mais violentos do Universo, que não foram observados até agora e que estão no cerne de mistérios de longa data que cercam a evolução do Universo.

Eles incluem a colisão de buracos negros supermassivos no núcleo de galáxias no universo distante e o "engolir" de objetos compactos estelares, como estrelas de nêutrons e buracos negros, por buracos negros massivos abrigados no centro da maioria das galáxias.

As ondas gravitacionais medidas por LISA irão apontar as ondulações do espaço-tempo que as fusões causam enquanto os raios-X observados com Atenas revelam os processos físicos quentes e altamente energéticos naquele ambiente. Combinar esses dois mensageiros para observar o mesmo fenômeno nesses sistemas traria um grande salto em nossa compreensão de como buracos negros massivos e galáxias coevoluem, como buracos negros massivos aumentam sua massa e se acumulam, e o papel do gás em torno desses buracos negros.

Essas são algumas das grandes questões sem resposta na astrofísica que intrigam os cientistas há décadas.

Dr. Sean McGee, Professor de Astrofísica na Universidade de Birmingham e membro dos consórcios Athena e LISA, conduziu o estudo. Ele disse, "A perspectiva de observações simultâneas desses eventos é um território desconhecido, e pode levar a enormes avanços. Isso promete ser uma revolução em nossa compreensão dos buracos negros supermassivos e como eles crescem dentro das galáxias. "

Professor Alberto Vecchio, Diretor do Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais, Universidade de Birmingham, e um co-autor do estudo, disse:"Trabalho com LISA há vinte anos e a perspectiva de combinar forças com os olhos de raio-X mais poderosos já projetados para olhar diretamente para o centro das galáxias promete tornar este longo percurso ainda mais gratificante. É difícil prever exatamente o que vamos descobrir:devemos apenas apertar o cinto, porque vai ser um passeio e tanto ".

Durante a vida das missões, pode haver até 10 fusões de buracos negros com massas de 100, 000 a 10, 000, 000 vezes a massa do Sol que possui sinais fortes o suficiente para serem observados por ambos os observatórios. Embora devido à nossa atual falta de compreensão da física que ocorre durante essas fusões e da frequência com que ocorrem, os observatórios podiam observar muito mais ou muito menos desses eventos. De fato, essas são questões que serão respondidas pelas observações.

Além disso, O LISA detectará os estágios iniciais das fusões de buracos negros de massa estelar, que serão concluídos com a detecção em observatórios de ondas gravitacionais baseados no solo. Essa detecção precoce permitirá que a Athena esteja observando a localização binária no momento preciso em que a fusão ocorrerá.