Quando dois buracos negros giram em torno um do outro e, por fim, colidem, eles enviam ondulações no espaço e no tempo chamadas ondas gravitacionais. Porque os buracos negros não emitem luz, não se espera que esses eventos brilhem com quaisquer ondas de luz, ou radiação eletromagnética. Centro de Pós-Graduação, Os astrofísicos da CUNY K. E. Saavik Ford e Barry McKernan propuseram maneiras pelas quais uma fusão de buraco negro poderia explodir com luz. Agora, pela primeira vez, astrônomos viram evidências de um desses cenários de produção de luz. Suas descobertas estão disponíveis nas edições atuais da Cartas de revisão física .

Uma equipe composta por cientistas do The Graduate Center, CUNY; Zwicky Transient Facility (ZTF) da Caltech; Borough of Manhattan Community College (BMCC); e o Museu Americano de História Natural (AMNH) avistou o que parece ser um clarão de luz de um par de buracos negros coalescentes. O evento (denominado S190521g) foi identificado pela primeira vez pelo Observatório de ondas gravitacionais (LIGO) do interferômetro a laser da National Science Foundation (NSF) e pelo detector europeu de Virgem em 21 de maio, 2019. À medida que os buracos negros se fundiram, balançando espaço e tempo, eles enviaram ondas gravitacionais. Pouco depois, cientistas da ZTF - que está localizada no Observatório Palomar, perto de San Diego - revisaram suas gravações do mesmo evento e avistaram o que pode ser um clarão de luz vindo dos buracos negros que se aglutinam.

"No centro da maioria das galáxias se esconde um buraco negro supermassivo. Ele é cercado por um enxame de estrelas e estrelas mortas, incluindo buracos negros, "disse o co-autor do estudo Ford, um professor do Centro de Pós-Graduação, BMCC e AMNH. "Esses objetos enxameiam como abelhas furiosas ao redor da monstruosa abelha-rainha no centro. Eles podem encontrar brevemente parceiros gravitacionais e formar pares, mas geralmente perdem seus parceiros rapidamente para a dança louca. Mas em um disco de buraco negro supermassivo, o gás que flui converte o mosh pit do enxame em um minueto clássico, organizando os buracos negros para que eles possam se emparelhar, " ela diz.

Assim que os buracos negros se fundem, o novo, agora um buraco negro maior experimenta um chute que o envia em uma direção aleatória, e ara através do gás no disco. "É a reação do gás a esta bala em alta velocidade que cria uma chama brilhante, visível com telescópios, "disse o co-autor McKernan, professor de astrofísica do The Graduate Center, BMCC e AMNH.

"Este buraco negro supermassivo estava borbulhando por anos antes dessa erupção mais abrupta, "disse o principal autor do estudo, Matthew Graham, professor pesquisador de astronomia da Caltech e cientista do projeto da ZTF. "O flare ocorreu na escala de tempo certa, e no local certo, ser coincidente com o evento de onda gravitacional. Em nosso estudo, concluímos que o flare é provavelmente o resultado de uma fusão de buraco negro, mas não podemos descartar completamente outras possibilidades. "

"ZTF foi projetado especificamente para identificar novos, cru, e tipos variáveis ​​de atividade astronômica como esta, "disse o diretor da Divisão de Ciência Astronômica da NSF, Ralph Gaume." O suporte da NSF a novas tecnologias continua a expandir a forma como podemos rastrear tais eventos. "

Prevê-se que tal erupção comece dias a semanas após o respingo inicial das ondas gravitacionais produzidas durante a fusão. Nesse caso, A ZTF não percebeu o evento imediatamente, mas quando os cientistas voltaram e examinaram as imagens ZTF de arquivo meses depois, eles encontraram um sinal que começou dias após o evento de ondas gravitacionais de maio de 2019. A ZTF observou que a erupção desapareceu lentamente durante o período de um mês.

Os cientistas tentaram obter uma visão mais detalhada da luz do buraco negro supermassivo, chamado de espectro, mas no momento em que olharam, o sinalizador já havia desaparecido. Um espectro teria oferecido mais suporte para a ideia de que a explosão veio da fusão de buracos negros dentro do disco do buraco negro supermassivo. Contudo, os pesquisadores dizem que foram capazes de descartar em grande parte outras possíveis causas para a erupção observada, incluindo uma supernova ou um evento de interrupção da maré, que ocorre quando um buraco negro essencialmente come uma estrela.

O que é mais, a equipe diz que não é provável que a erupção tenha vindo dos estrondos usuais do buraco negro supermassivo, que regularmente se alimenta de seu disco circundante. Usando o Catalina Real-Time Transient Survey, liderado pela Caltech, eles foram capazes de avaliar o comportamento do buraco negro nos últimos 15 anos, e descobriu que sua atividade era relativamente normal até maio de 2019, quando de repente se intensificou.

"Buracos negros supermassivos como este têm erupções o tempo todo. Eles não são objetos silenciosos, mas o tempo, Tamanho, e a localização deste flare foi espetacular, "disse o co-autor Mansi Kasliwal (MS '07, Ph.D. '11), professor assistente de astronomia na Caltech. "A razão pela qual procurar flares como este é tão importante é que ajuda enormemente com questões de astrofísica e cosmologia. Se pudermos fazer isso novamente e detectar a luz da fusão de outros buracos negros, então, podemos localizar os lares desses buracos negros e aprender mais sobre suas origens. "

O buraco negro recém-formado deve causar outra explosão nos próximos anos. O processo de fusão deu ao objeto um chute que deve fazer com que ele entre no disco do buraco negro supermassivo novamente, produzindo outro flash de luz que a ZTF deveria ser capaz de ver.

O artigo é intitulado, "Uma contraparte eletromagnética candidata ao evento de onda gravitacional da fusão do buraco negro binário GW190521g."