Uma colisão cósmica revela como os buracos negros realmente se comportam
Dez anos após a primeira deteção de ondas gravitacionais provenientes de dois buracos negros em fusão, a colaboração LIGO-Virgo-KAGRA, que inclui o astrónomo Maximiliano Isi da Universidade de Columbia, capturou um evento notavelmente semelhante com muito maior detalhe. Os avanços na sensibilidade do detector permitiram à equipe observar esta última colisão quase quatro vezes mais claramente do que a descoberta original. Com esta visão melhorada, os investigadores conseguiram verificar duas previsões principais: que os buracos negros produzidos através de fusões nunca diminuem em tamanho total, como proposto por Stephen Hawking, e que os buracos negros perturbados vibram de uma forma que se assemelha ao toque de um sino, um comportamento esperado da teoria geral da relatividade de Albert Einstein.
“Este sinal claro e sem precedentes da fusão do buraco negro conhecido como GW250114 põe à prova algumas das nossas conjecturas mais importantes sobre buracos negros e ondas gravitacionais”, disse Isi.
Revisitando a previsão de Hawking
Em 1971, Stephen Hawking propôs que o horizonte de eventos de um buraco negro, a sua fronteira exterior onde nem a luz nem a matéria conseguem escapar, não pode encolher.
Em 2021, Isi e colegas usaram dados do LIGO para examinar as ondas gravitacionais emitidas durante a fusão de um buraco negro e produziram uma das primeiras confirmações observacionais da ideia de Hawking. Na altura, o The New York Times observou que se esta confirmação tivesse chegado enquanto Hawking ainda estava vivo, poderia ter contribuído para que ele recebesse um Prémio Nobel.
Maior precisão reforça a teoria
O sinal recentemente analisado reforça as descobertas anteriores com muito maior precisão. Mostra que a área de superfície do buraco negro final mesclado é sempre pelo menos tão grande quanto as áreas combinadas dos dois buracos negros originais. Este nível de precisão foi possível porque o estudo baseou-se em dados de ambos os detectores LIGO, localizados no estado de Washington e na Louisiana.
Os pesquisadores também conseguiram separar e examinar as ondas gravitacionais produzidas após a fusão. Ao estudar a intensidade e a duração destas ondas pós-colisão, descobriram novas informações sobre o tamanho e as características internas do buraco negro recém-formado. (O processo funciona da mesma maneira que a análise da altura de um som emitido por um instrumento oco pode informar sobre o tamanho e a forma do instrumento e do objeto que o atingiu.)
A evidência mais forte até agora de um buraco negro de Kerr
Suas descobertas mostraram que o buraco negro final corresponde às expectativas de um “buraco negro de Kerr”. Na década de 1960, o matemático Roy Kerr resolveu as equações de Einstein para descrever a estrutura precisa de um buraco negro em rotação. Os físicos geralmente esperam que todos os buracos negros se comportem de acordo com esta solução, mas obter provas diretas tem sido extremamente difícil. Ao analisar as vibrações do buraco negro fundido neste sinal especialmente claro, Isi e a equipa do LIGO produziram a evidência mais convincente até à data de que os buracos negros reais seguem o modelo de Kerr.
“Durante a próxima década, os detectores de ondas gravitacionais como o LIGO continuarão a melhorar, dando-nos uma visão mais nítida dos buracos negros e dos seus mistérios”, disse Isi, “mal posso esperar para ver o que descobriremos”.
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