Par de buraco negro nascido dentro de uma estrela moribunda

Naquela que se pensa ser a primeira deteção direta de um par de buracos negros em fusão, os astrónomos observaram um cataclismo cósmico que poderá testar a nossa compreensão de como estes objetos se formam e evoluem.

A descoberta, publicada na revista Nature, oferece novas pistas sobre as misteriosas origens dos buracos negros binários – pares de buracos negros que orbitam um ao outro antes de eventualmente colidirem.

“Acreditamos que este evento é o resultado de um par de buracos negros que nasceram quando uma única estrela massiva explodiu”, disse a principal autora do estudo, Vicky Kalogera, professora de física e astronomia na Northwestern University.

A explosão estelar, conhecida como supernova, teria ocorrido há centenas de milhões de anos numa galáxia a milhares de milhões de anos-luz da Terra.

“Os dois buracos negros que resultaram da supernova estariam numa órbita muito próxima”, disse Kalogera. "Com o tempo, eles teriam irradiado energia e perdido momento angular, fazendo com que sua órbita decaísse e os buracos negros espiralassem para dentro."

O mergulho final teria acontecido numa fração de segundo, desencadeando uma explosão de ondas gravitacionais – ondulações no espaço-tempo previstas pela teoria da relatividade geral de Einstein.

Essas ondas gravitacionais teriam viajado por todo o universo e eventualmente alcançado o LIGO, um par de interferômetros laser gigantes localizados nos Estados Unidos. O LIGO foi projetado para detectar essas ondulações no espaço-tempo.

Em 21 de maio de 2019, o LIGO detectou um sinal de onda gravitacional que correspondia à assinatura prevista de um par de buracos negros em fusão.

O evento, apelidado de GW190521, foi a fusão de buracos negros binários mais massiva já observada pelo LIGO. O buraco negro primário tinha uma massa cerca de 85 vezes a do Sol, enquanto o buraco negro secundário tinha uma massa cerca de 66 vezes a do Sol.

“A massa destes buracos negros é particularmente intrigante”, disse Kalogera. "Ambos são maiores do que os típicos buracos negros de massa estelar que observámos até agora."

Isto sugere que GW190521 pode ter se formado através de um mecanismo diferente da maioria dos outros buracos negros binários.

“É possível que estes dois buracos negros tenham sido formados a partir de um sistema estelar binário massivo”, disse Kalogera. "Num sistema deste tipo, as duas estrelas trocam massa e eventualmente fundem-se, formando um único buraco negro. Este buraco negro poderia então fundir-se com outro buraco negro para formar o buraco negro binário que observámos."

A descoberta de GW190521 é um marco importante no estudo de buracos negros e ondas gravitacionais. Fornece novos insights sobre a formação e evolução destes objetos e oferece um vislumbre tentador do universo violento que está muito além do nosso alcance.