Uma equipe internacional dos astrofísicos encontrou evidências de que o universo recicla buracos negrosfundindo-os para formar outros ainda maiores. Ondas gravitacionais registados nos últimos anos mostram que alguns dos buracos negros mais pesados dentro de aglomerados estelares apresentam sinais claros de serem buracos negros de “segunda geração” – produtos de colisões passadas – e, portanto, não poderiam ter-se originado do colapso de uma estrela massiva.
Buracos Negros Impossíveis
A teoria evolutiva das estrelas explica que, no final da vida das estrelas mais massivas, os seus núcleos comprimem-se até formarem um ponto tão denso que curva o espaço-tempo até ao infinito. Este é o buraco negro clássico, com massas de 10 a 40 vezes a do Sol. Existem também buracos negros supermassivos, no centro das galáxias, com milhões ou bilhões de massas solares, cuja origem está relacionada a processos ocorridos nos primeiros momentos do universo.
Entre estes dois extremos encontra-se uma categoria controversa: buracos negros com massas entre 40 e 100 massas solares. São pesados demais para nascer após a morte de uma estrela, mas não atingem as dimensões necessárias para emergir do colapso de uma gigantesca nuvem de matéria. A física estelar convencional considera-os “impossíveis”, mas aparecem frequentemente em detecções.
Os astrofísicos propõem que esses buracos negros massivos poderiam se formar pela fusão de dois ou mais objetos menores e ultradensos. A ideia era plausível, mas precisava de evidências. Até há relativamente pouco tempo, não havia como obtê-lo.
Então detectores de ondas gravitacionais entraram em cena. Esses instrumentos usam lasers para medir a microdistorção do espaço-tempo gerada pela colisão de objetos extremamente densos. A primeira detecção, em 2015, confirmou uma fusão entre buracos negros. Desde então, cada novo sinal permitiu uma melhor caracterização destas estruturas e revelou que estas colisões ocorrem com muito mais frequência do que se imaginava anteriormente.
A assinatura de segunda geração
O estudo, publicado este mês em Astronomia da Naturezaanalisou um catálogo transitório de ondas gravitacionais geradas pelos três principais observatórios do mundo. O banco de dados incluiu 153 detecções confiáveis de fusões de buracos negros. Entre eles, 34 correspondiam a objetos particularmente pesados.
Ao comparar todos os sinais, a equipe identificou duas populações distintas. Os buracos negros mais leves, com até cerca de 40 massas solares, apresentavam rotações pequenas e alinhadas, como esperado para objetos nascidos do colapso de uma estrela. Mas a partir de um certo ponto, por volta de 45 massas solares, apareceu uma população completamente diferente: buracos negros mais pesados, girando rapidamente e em direções caóticas – uma assinatura estatística que só pode surgir quando o objeto já participou numa fusão anterior.
“Esta é a assinatura exata que esperaríamos se os buracos negros se fundissem repetidamente em aglomerados estelares densos”, disse Isobel M. Romero-Shaw, co-autora da pesquisa, num artigo publicado na revista Science. declaração da Universidade de Cardiff.
Até agora, os investigadores não observaram diretamente nenhum destes buracos negros “impossíveis”. Eles não aparecem nos raios X ou no espectro visível, ao contrário dos supermassivos. No entanto, as suas colisões vibram o espaço-tempo, e essa vibração revela massas que a física estelar não consegue explicar.
Este estudo mostra que os buracos negros mais pesados são construídos em vez de nascerem. Eles surgem de gerações anteriores de colisões, reunidas nos ambientes mais densos do cosmos.
Esta história apareceu originalmente em WIRED em espanhol e foi traduzido do espanhol.
