p Os cientistas observaram o que parece ser um buraco negro volumoso emaranhado com um mais comum. A equipe de pesquisa, que inclui físicos da Universidade de Maryland, detectou a fusão de dois buracos negros, mas um dos buracos negros era 1 1/2 vezes mais massivo do que qualquer um já observado em uma colisão de buraco negro. Os pesquisadores acreditam que o buraco negro mais pesado do par pode ser o resultado de uma fusão anterior entre dois buracos negros. Este tipo de combinação hierárquica de buracos negros foi hipotetizado no passado, mas o evento observado, rotulado como GW190521, seria a primeira evidência para tal atividade. O Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) Scientific Collaboration (LSC) e a Virgo Collaboration anunciaram a descoberta em dois artigos publicados em 2 de setembro, 2020, nas revistas Cartas de revisão física e Cartas de jornal astrofísico . p Os cientistas identificaram os buracos negros em fusão detectando as ondas gravitacionais - ondulações na estrutura do espaço-tempo - produzidas nos momentos finais da fusão. As ondas gravitacionais de GW190521 foram detectadas em 21 de maio, 2019, pelos detectores gêmeos LIGO localizados em Livingston, Louisiana, e Hanford, Washington, e o detector de Virgem localizado perto de Pisa, Itália.

p "A massa do buraco negro maior do par o coloca em uma faixa onde é inesperado de processos astrofísicos regulares, "disse Peter Shawhan, um professor de física na UMD, um investigador principal do LSC e o coordenador de ciências observacionais do LSC. "Parece muito grande para ter sido formado a partir de uma estrela em colapso, que é de onde geralmente vêm os buracos negros. "

p O maior buraco negro no par que se funde tem uma massa 85 vezes maior que o sol. Um cenário possível sugerido pelos novos artigos é que o objeto maior pode ter sido o resultado de uma fusão de buraco negro anterior, em vez de uma única estrela em colapso. De acordo com o entendimento atual, estrelas que poderiam dar origem a buracos negros com massas entre 65 e 135 vezes maiores que o sol não entram em colapso quando morrem. Portanto, não esperamos que formem buracos negros.

p "Desde o início, este sinal, que tem apenas um décimo de segundo de duração, nos desafiou a identificar sua origem, "disse Alessandra Buonanno, um professor de College Park na UMD e um investigador principal da LSC que também foi nomeado Diretor do Instituto Max Planck de Física Gravitacional em Potsdam, Alemanha. "Mas, apesar de sua curta duração, fomos capazes de corresponder o sinal a um esperado de fusões de buraco negro, como previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein, e percebemos que havíamos testemunhado, pela primeira vez, o nascimento de um buraco negro de massa intermediária de um pai buraco negro que provavelmente nasceu de uma fusão binária anterior. "

p GW190521 é uma das três recentes descobertas de ondas gravitacionais que desafiam a compreensão atual dos buracos negros e permitem que os cientistas testem a teoria da relatividade geral de Einstein de novas maneiras. Os outros dois eventos incluíram a primeira fusão observada de dois buracos negros com massas distintamente desiguais e uma fusão entre um buraco negro e um objeto misterioso, que pode ser o menor buraco negro ou a maior estrela de nêutrons já observada. Um artigo de pesquisa descrevendo o último foi publicado em Cartas de jornal astrofísico em 23 de junho, 2000, enquanto um artigo sobre o evento anterior será publicado em breve em Revisão Física D .

p "Todos os três eventos são novos com massas ou proporções de massa que nunca vimos antes, "disse Shawhan, que também é membro do Joint Space-Science Institute, uma parceria entre o UMD e o Goddard Space Flight Center da NASA. "Portanto, não estamos apenas aprendendo mais sobre os buracos negros em geral, mas por causa dessas novas propriedades, somos capazes de ver os efeitos da gravidade em torno desses corpos compactos que não vimos antes. Isso nos dá a oportunidade de testar a teoria da relatividade geral de novas maneiras. "

p Por exemplo, a teoria da relatividade geral prevê que sistemas binários com massas distintamente desiguais produzirão ondas gravitacionais com harmônicos superiores, e isso é exatamente o que os cientistas foram capazes de observar pela primeira vez.

p "O que queremos dizer quando dizemos harmônicos mais elevados é como a diferença de som entre um dueto musical com músicos tocando o mesmo instrumento em comparação com instrumentos diferentes, "disse Buonanno, que desenvolveu os modelos de forma de onda para observar os harmônicos com seu grupo LSC. "Quanto mais subestrutura e complexidade o binário tem - por exemplo, as massas ou spins dos buracos negros são diferentes - mais rico é o espectro da radiação emitida."

p Além dessas três fusões de buracos negros e uma fusão de estrela de nêutrons binários relatada anteriormente, a execução de observação de abril de 2019 a março de 2020 identificou 52 outros eventos de ondas gravitacionais potenciais. Os eventos foram postados em um sistema de alerta público desenvolvido pelo LIGO e membros da colaboração de Virgem em um programa originalmente liderado por Shawhan para que outros cientistas e membros interessados ​​do público possam avaliar os sinais das ondas gravitacionais.

p "Eventos de ondas gravitacionais estão sendo detectados regularmente, "Shawhan disse, "e alguns deles estão revelando ter propriedades notáveis ​​que estão estendendo o que podemos aprender sobre astrofísica."