p Os buracos negros não são estacionários no espaço; na verdade, eles podem ser bastante ativos em seus movimentos. Mas porque eles são completamente escuros e não podem ser observados diretamente, eles não são fáceis de estudar. Os cientistas finalmente descobriram o momento preciso de uma dança complicada entre dois enormes buracos negros, revelando detalhes ocultos sobre as características físicas desses misteriosos objetos cósmicos. p A galáxia OJ 287 hospeda um dos maiores buracos negros já encontrados, com mais de 18 bilhões de vezes a massa do nosso sol. Orbitando este gigante está outro buraco negro com cerca de 150 milhões de vezes a massa do Sol. Duas vezes a cada 12 anos, o buraco negro menor colide com o enorme disco de gás em torno de seu companheiro maior, criando um flash de luz mais brilhante do que um trilhão de estrelas - mais brilhante, até, do que toda a galáxia da Via Láctea. A luz leva 3,5 bilhões de anos para chegar à Terra.

p Mas a órbita do buraco negro menor é oblonga, não circular, e é irregular:muda de posição a cada volta em torno do buraco negro maior e é inclinado em relação ao disco de gás. Quando o buraco negro menor se choca com o disco, ele cria duas bolhas de gás quente em expansão que se afastam do disco em direções opostas, e em menos de 48 horas o sistema parece quadruplicar em brilho.

p Por causa da órbita irregular, o buraco negro colide com o disco em momentos diferentes durante cada órbita de 12 anos. Às vezes, as chamas aparecem com apenas um ano de diferença; outros tempos, com até 10 anos de diferença. As tentativas de modelar a órbita e prever quando as erupções ocorreriam levaram décadas, mas em 2010, os cientistas criaram um modelo que poderia prever sua ocorrência em cerca de uma a três semanas. Eles demonstraram que seu modelo estava correto ao prever o surgimento de um flare em dezembro de 2015 para dentro de três semanas.

p Então, em 2018, um grupo de cientistas liderado por Lankeswar Dey, um estudante de pós-graduação no Instituto Tata de Pesquisa Fundamental em Mumbai, Índia, publicou um artigo com um modelo ainda mais detalhado que eles afirmavam ser capaz de prever o tempo de futuras erupções em quatro horas. Em um novo estudo publicado no Cartas de jornal astrofísico , esses cientistas relatam que sua previsão precisa de uma erupção ocorrida em 31 de julho, 2019, confirma que o modelo está correto.

p A observação daquela erupção quase não aconteceu. Porque OJ 287 estava no lado oposto do Sol da Terra, fora do campo de visão de todos os telescópios no solo e na órbita terrestre, o buraco negro não voltaria à vista desses telescópios até o início de setembro, muito depois de o sinalizador ter desaparecido. Mas o sistema estava à vista do Telescópio Espacial Spitzer da NASA, que a agência aposentou em janeiro de 2020.

p Após 16 anos de operações, a órbita da espaçonave a colocou a 158 milhões de milhas (254 milhões de quilômetros) da Terra, ou mais de 600 vezes a distância entre a Terra e a Lua. Deste ponto de vista, O Spitzer pôde observar o sistema de 31 de julho (o mesmo dia em que o flare deveria aparecer) até o início de setembro, quando OJ 287 se tornaria observável por telescópios na Terra.

p "Quando verifiquei pela primeira vez a visibilidade do OJ 287, Fiquei chocado ao descobrir que ele se tornou visível para o Spitzer no dia em que a próxima erupção estava prevista para ocorrer, "disse Seppo Laine, um cientista associado da equipe do Caltech / IPAC em Pasadena, Califórnia, que supervisionou as observações de Spitzer do sistema. "Foi uma grande sorte podermos capturar o pico dessa erupção com o Spitzer, porque nenhum outro instrumento feito pelo homem foi capaz de realizar essa façanha naquele momento específico. "

p Ondinhas no Espaço

p Os cientistas modelam regularmente as órbitas de pequenos objetos em nosso sistema solar, como um cometa girando em torno do Sol, levando em consideração os fatores que influenciarão mais significativamente seu movimento. Para aquele cometa, a gravidade do Sol é geralmente a força dominante, mas a atração gravitacional de planetas próximos pode mudar seu caminho, também.

p Determinar o movimento de dois enormes buracos negros é muito mais complexo. Os cientistas devem levar em conta fatores que podem não impactar visivelmente objetos menores; o principal deles é algo chamado ondas gravitacionais. A teoria da relatividade geral de Einstein descreve a gravidade como a deformação do espaço pela massa de um objeto. Quando um objeto se move pelo espaço, as distorções se transformam em ondas. Einstein previu a existência de ondas gravitacionais em 1916, mas não foram observados diretamente até 2015 pelo Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO).

p Quanto maior a massa de um objeto, quanto maiores e mais energéticas as ondas gravitacionais que ele cria. No sistema OJ 287, os cientistas esperam que as ondas gravitacionais sejam tão grandes que possam transportar energia suficiente para longe do sistema para alterar de forma mensurável a órbita do buraco negro menor - e, portanto, o tempo das erupções.

p Embora estudos anteriores do OJ 287 tenham considerado as ondas gravitacionais, o modelo 2018 é o mais detalhado até agora. Ao incorporar as informações coletadas nas detecções de ondas gravitacionais do LIGO, ele refina a janela em que se espera que ocorra um flare para apenas 1 dia e meio.

p Para refinar ainda mais a previsão dos flares para apenas quatro horas, os cientistas forneceram detalhes sobre as características físicas do buraco negro maior. Especificamente, o novo modelo incorpora algo chamado teorema "sem cabelo" dos buracos negros.

p Publicado na década de 1960 por um grupo de físicos que incluía Stephen Hawking, o teorema faz uma previsão sobre a natureza das "superfícies" dos buracos negros. Embora os buracos negros não tenham superfícies verdadeiras, os cientistas sabem que há uma fronteira em torno deles, além da qual nada - nem mesmo a luz - pode escapar. Algumas ideias postulam que a borda externa, chamado de horizonte de eventos, pode ser acidentado ou irregular, mas o teorema sem cabelo postula que a "superfície" não tem tais características, nem mesmo cabelo (o nome do teorema era uma piada).

p Em outras palavras, se alguém fosse cortar o buraco negro no meio ao longo de seu eixo de rotação, a superfície seria simétrica. (O eixo de rotação da Terra está quase perfeitamente alinhado com seus Pólos Norte e Sul. Se você cortar o planeta ao meio ao longo desse eixo e comparar as duas metades, você descobriria que nosso planeta é principalmente simétrico, embora características como oceanos e montanhas criem algumas pequenas variações entre as metades.)

p Encontrando Simetria

p Na década de 1970, O professor emérito da Caltech, Kip Thorne, descreveu como esse cenário - um satélite orbitando um enorme buraco negro - poderia revelar se a superfície do buraco negro era lisa ou acidentada. Antecipando corretamente a órbita do buraco negro menor com tal precisão, o novo modelo suporta o teorema sem cabelo, o que significa que nosso entendimento básico desses objetos cósmicos incrivelmente estranhos está correto. O sistema OJ 287, em outras palavras, apóia a ideia de que as superfícies dos buracos negros são simétricas ao longo de seus eixos de rotação.

p Então, como a suavidade da superfície do buraco negro massivo afeta o tempo da órbita do buraco negro menor? Essa órbita é determinada principalmente pela massa do buraco negro maior. Se crescesse mais ou perdesse parte de seu peso, isso mudaria o tamanho da órbita de um buraco negro menor. Mas a distribuição de massa também é importante. Uma protuberância maciça em um lado do buraco negro maior distorceria o espaço ao seu redor de forma diferente do que se o buraco negro fosse simétrico. That would then alter the smaller black hole's path as it orbits its companion and measurably change the timing of the black hole's collision with the disk on that particular orbit.

p "It is important to black hole scientists that we prove or disprove the no-hair theorem. Without it, we cannot trust that black holes as envisaged by Hawking and others exist at all, " said Mauri Valtonen, an astrophysicist at University of Turku in Finland and a coauthor on the paper.