Astrônomos podem ter detectado luz entre buracos negros pela primeira vez
Fenômenos permitirá pesquisadores a conhecer mais as origens de buracos negros
Astrônomos podem ter detectado luz colidindo entre buracos negros pela primeira vez.
Foto: Robert Hurt/California Institute of Technology
Quando os buracos negros colidem, eles normalmente criam ondas gravitacionais que podem ser detectadas na Terra, mas não luz. Agora, pela primeira vez, os astrônomos acreditam ter detectado a primeira luz de uma fusão de buracos negros.
Ondas gravitacionais, ou ondulações no espaço e no tempo, não produzem luz. No entanto, quando uma fusão de buracos negros foi observada por detectores de ondas gravitacionais no solo, em 21 de maio de 2019, os astrônomos viram o que eles achavam ser uma labareda de luz.
Essa labareda de luz é importante porque ajudará os astrônomos a aprender mais sobre buracos negros, onde a gravidade é tão forte que nada pode escapar e o papel que desempenham na formação e desenvolvimento do universo.
"A razão de procurar explosões como essa é tão importante que ela ajuda enormemente com questões de astrofísica e cosmologia", disse Mansi Kasliwal, coautor do estudo e professor assistente de astronomia da Caltech.
"Se pudermos fazer isso de novo e detectar a luz das fusões de outros buracos negros, poderemos identificar as fontes desses buracos negros e aprender mais sobre suas origens".
Esta fusão foi detectada pela primeira vez pelo Observatório de Ondas Gravitacionais da National Science Foundation, além do detector Europeu de Virgem na Itália. Eles chamaram o evento de S190521g.
Durante a detecção, o Zwicky Transient Facility, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (ZTF), no Observatório Palomar, estava realizando um levantamento robótico do céu. Ele pode ver objetos que soltam chamas ou entram em erupção no céu. Os dados da pesquisa mostraram que uma explosão, causada por um buraco negro supermassivo ativo, foi rastreada até a área onde ocorreu o evento da onda gravitacional.
O estudo detalhando a detecção das faíscas de luz foi publicado nesta quinta-feira (25), na revista Physical Review Letters.
"Este buraco negro supermassivo estava explodindo há anos antes desse surto mais abrupto", disse Matthew Graham, principal autor do estudo, professor de astronomia da Caltech e cientista do projeto da ZTF, em comunicado.
"O surto ocorreu na escala de tempo certa e no local certo, para coincidir com o evento das ondas gravitacionais. Em nosso estudo, concluímos que o surto é provavelmente o resultado de uma fusão de buracos negros, mas não podemos descartar completamente outras possibilidades ".
Como a luz emerge dos buracos negros
Antes dessa descoberta, alguns astrônomos haviam explorado como as fusões de buracos negros podem resultar em explosões de luz. Embora a própria luz não possa escapar dos buracos negros, o disco aquecido de material ao redor dos buracos negros podem liberar luz.
Nesse caso, Graham e seus colegas pesquisadores sugerem que os dois buracos negros estavam realmente juntos no disco em torno de um buraco negro muito maior.
"No centro da maioria das galáxias, esconde-se um buraco negro supermassivo. Está cercado por um enxame de estrelas e outras mortas, incluindo buracos negros", disse K. E. Saavik Ford, coautor do estudo, professor de astronomia no Borough of Manhattan Community College e astrofísico do o Museu Americano de História Natural, em comunicado.
"Esses objetos pululam como abelhas zangadas ao redor da monstruosa abelha rainha no centro. Eles podem encontrar brevemente parceiros gravitacionais e formar pares, mas geralmente perdem seus parceiros rapidamente nessa 'dança louca. Mas no disco de um buraco negro supermassivo, o gás que flui converte o mosh [cinesfera de partículas gasosas], poço do enxame para um minueto clássico, organizando os buracos negros para que eles possam se emparelhar".
Um novo buraco negro maior resulta na fusão dos dois buracos negros. Essa ação basicamente o envia através do gás no disco. A maneira como o gás reage à velocidade do movimento do buraco negro cria um clarão brilhante o suficiente para os telescópios detectarem, disseram os pesquisadores.
Embora a pesquisa não tenha detectado a fusão do buraco negro imediatamente, as imagens capturadas pela pesquisa nos dias após o evento das ondas gravitacionais mostraram que a explosão desapareceu lentamente ao longo de um mês.
Mais dados ofereceriam mais detalhes sobre a luz criada pela fusão e forneceriam mais evidências de que ela foi criada por dois buracos negros reunidos.
No entanto, os pesquisadores descartaram outras causas possíveis, como uma supernova, quando uma estrela chega ao fim de sua vida, ou algo chamado evento de perturbação das marés, quando um buraco negro 'come' uma estrela.
Dados de arquivo da Pesquisa de Transientes em Tempo Real da Catalina, também liderada pela Caltech, descartaram que o surto poderia ter sido causado pela atividade do buraco negro supermassivo ao se alimentar do disco de material ao seu redor. Esses dados sobre o buraco negro supermassivo, que remonta a 15 anos, mostraram que o buraco negro tinha atividade normal até maio de 2019.
Nos próximos anos, espera-se que o novo buraco negro formado pela fusão apresente outro surto ao entrar no disco do buraco negro supermassivo novamente — e a ZTF estará pronta para identificá-lo.