Os aglomerados globulares são espetaculares e cheios de estrelas. Eles também podem ser o cenário perfeito para buracos negros se fundirem repetidamente. Este aglomerado, localizado na Via Láctea, é denominado NGC 362. ESA/Hubble&NASA Os cientistas estão se familiarizando com os buracos negros que surgem durante a noite. Em 2015, o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro Laser (ou LIGO) fez história ao detectar as vibrações no espaço-tempo causadas pela colisão de dois buracos negros em uma galáxia muito, muito distante. Esta primeira detecção confirmou a existência de buracos negros binários de massa estelar, ou aqueles nascidos das espetaculares mortes de estrelas massivas por supernovas. Desde então, detectamos várias outras fusões (além de uma fusão bônus de estrelas de nêutrons!).
Agora, numa investigação publicada em 10 de abril de 2018, na revista Physical Review Letters, os investigadores sugerem que os buracos negros provavelmente se fundem repetidamente para produzir buracos negros demasiado massivos para serem produzidos por apenas uma estrela. E os aglomerados estelares globulares podem ser a vizinhança perfeita para a formação e fusão de tais objetos — repetidas vezes.
“Achamos que estes aglomerados se formaram com centenas a milhares de buracos negros que rapidamente afundaram no centro”, disse Carl Rodriguez, do MIT e do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial, em comunicado. "Esses tipos de aglomerados são essencialmente fábricas de binários de buracos negros, onde você tem tantos buracos negros espalhados em uma pequena região do espaço que dois buracos negros poderiam se fundir e produzir um buraco negro mais massivo. Então esse novo buraco negro pode encontre outro companheiro e funda novamente."
O LIGO ainda não percebeu uma dessas “fusões de segunda geração”. Todas as fusões detectadas até agora envolveram buracos negros de massa estelar (aqueles provavelmente formados por estrelas únicas massivas). No entanto, se as ondas gravitacionais de um evento de fusão envolvendo um buraco negro com 50 vezes a massa do nosso Sol forem detectadas no futuro, isso seria uma forte evidência para sugerir a fusão repetida de buracos negros. E isso seria emocionante.
"Se esperarmos o suficiente, eventualmente o LIGO verá algo que só poderia ter vindo destes enxames estelares, porque seria maior do que qualquer coisa que se pudesse obter de uma única estrela," acrescentou Rodriguez.
A maioria das galáxias abriga aglomerados globulares, com mais aglomerados encontrados em galáxias maiores. Portanto, galáxias elípticas massivas podem hospedar dezenas de milhares de aglomerados, enquanto a Via Láctea tem cerca de 200, com o mais próximo localizado a 7.000 anos-luz da Terra. Esses aglomerados contêm estrelas antigas, todas amontoadas em um pequeno volume, então as condições estão maduras para que quaisquer buracos negros dentro desses aglomerados caiam para o centro e se aconcheguem com quaisquer outros buracos negros que possam estar à espreita. Esta visualização de um buraco negro ilustra como sua gravidade distorce nossa visão, distorcendo seus arredores como se visto em um espelho de carnaval. Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/Jeremy Schnittman Deveriam dois buracos negros aproximam-se uns dos outros depois de caírem de diferentes partes de um aglomerado, os cálculos da relatividade sugerem que eles emitirão ondas gravitacionais, minando assim a energia de seu movimento através do aglomerado. Isso faria com que os buracos negros desacelerassem e começassem a espiralar, eventualmente estabelecendo-se em uma órbita binária em torno um do outro. Então seus destinos estão selados. Ambos os buracos negros continuarão a emitir ondas gravitacionais, fazendo com que a sua órbita diminua até que o par colida, se funda e entre em erupção com uma poderosa explosão de ondas gravitacionais que se afastaria à velocidade da luz. Este buraco negro recém-fundido ficaria então dentro do aglomerado, esperando que outro buraco negro passasse e começasse a dança binária mais uma vez.
No entanto, quando a equipa de Rodriguez executou as simulações, presumiu que os buracos negros em fusão estavam a girar rapidamente e os resultados foram, bem, bastante balísticos.
"Se os dois buracos negros estiverem girando quando se fundirem, o buraco negro que eles criam emitirá ondas gravitacionais em uma única direção preferida, como um foguete, criando um novo buraco negro que pode disparar até 5.000 quilômetros por segundo - então, incrivelmente rápido", disse Rodriguez. “Basta um chute de algumas dezenas a cem quilômetros por segundo para escapar de um desses aglomerados”.
Por esta lógica, se os buracos negros resultantes da fusão estiverem a ser expulsos dos aglomerados, não poderão fundir-se novamente. Mas, depois de analisar a rotação típica dos buracos negros detetados pelo LIGO, a equipa descobriu que a rotação dos buracos negros é muito menor, o que significa que há menos hipóteses de os enxames libertarem os seus buracos negros recém-fundidos. Depois de fazer essa correção, os pesquisadores descobriram que quase 20% dos buracos negros binários teriam pelo menos um buraco negro formado em uma fusão anterior. E, segundo seus cálculos, os buracos negros de segunda geração deveriam ter uma faixa de massa reveladora entre 50 e 130 massas solares. Não há outra maneira de produzir buracos negros desta massa se não fosse pelas fusões.
Então, por enquanto cabe aos detectores de ondas gravitacionais do mundo encontrar um sinal que foi produzido por um buraco negro de segunda geração. Agora isso é interessante Pensa-se que o aglomerado estelar globular NGC 362 da Via Láctea tenha entre 10 e 11 mil milhões de anos, de acordo com a Agência Espacial Europeia. A própria galáxia tem mais de 13 bilhões de anos.
