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Colisão detectada pelo LIGO pode envolver uma estrela de nêutrons ou o menor buraco negro já visto


Concepção artística de uma estrela de nêutrons colidindo com um buraco negro, com pontos de interrogação acrescentados por mim. Ilustração: Carl Knox, OzGrav ARC Centre of Excellence/Gizmodo

Por Ryan F. Mandelbaum

Na semana passada, ficamos sabendo que uma suposta fusão de um buraco negro com uma estrela de nêutrons tinha sido detectada. Entretanto, sua identidade verdadeira talvez nunca seja conhecida, já que pesquisas posteriores por uma fonte do sinal não revelaram nada.

Cientistas afiliados ao detector LIGO anunciaram na semana passada que haviam visto, na forma de ondas gravitacionais, o que parecia ser um buraco negro engolindo uma estrela de nêutrons. Mas sem uma contraparte eletromagnética para a detecção, é difícil distinguir tal evento de uma fusão entre dois buracos negros. Mesmo assim, qualquer dessas duas possibilidades é muito interessante.

“Não estamos cientes de buracos negros no Universo com menos do que cerca de cinco massas solares”, disse Susan Scott, professora da Universidade Nacional da Austrália, ao Gizmodo por e-mail. “Como estimamos que a massa menor [desse evento] seja menor do que três massas solares, se for um buraco negro, então ele seria significativamente mais leve do que qualquer outro buraco negro que conhecemos.”

Em 14 de agosto, os cientistas que operam as duas máquinas do Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser (LIGO), bem como o interferômetro de ondas gravitacionais Virgo, relataram ter identificado ondas gravitacionais. Os detectores determinaram que este evento, agora chamado S190814bv, muito provavelmente não era um alarme falso.

Os astrofísicos calcularam que as ondas gravitacionais que eles detectaram teriam sido criadas por duas massas, uma maior que cinco vezes a massa do Sol e uma menor que três vezes a massa do Sol, colidindo a quase 900 milhões de anos-luz de distância.

Os cálculos iniciais sugeriam que essa era a evidência mais forte de um buraco negro colidindo com uma estrela de nêutrons. Um buraco negro é um objeto superdenso cuja gravidade distorce o espaço de tal forma que a luz não pode escapar. Já uma estrela de nêutrons é um corpo estelar ligeiramente menos denso que um buraco negro, que agrupa grandes quantidades de massa em um objeto de apenas alguns quilômetros de diâmetro.

A teoria prevê que tal colisão viria com uma emissão de radiação eletromagnética chamada kilonova à medida que a estrela de nêutrons vítima é destruída. Essa radiação seria similar àquela que acompanhou a primeira colisão de estrelas de nêutrons já detectada.

Após a recente detecção do LIGO, os telescópios examinaram o céu em busca de uma contraparte eletromagnética para o S190814bv.

Uma dessas missões já está relatando seus resultados no servidor de artigos de física do arXiv. Um instrumento em um telescópio de 6,5 metros no Observatório Las Campanas, no Chile, não encontrou nenhuma evidência de radiação eletromagnética que acompanhasse o evento. Isso complica as coisas para aqueles que esperavam que o LIGO tivesse visto um buraco negro comendo uma estrela de nêutrons.

“Não ver nada deixa essa ambiguidade”, explicou Edo Berger, professor de astronomia da Universidade de Harvard que trabalhou nesta missão de acompanhamento, ao Gizmodo. “Teremos que esperar alguns meses até que o LIGO e o Virgo publiquem seus resultados finais, mas minha suspeita é de que [a identidade dessa detecção] vai permanecer ambígua.”

A ausência do sinal nos telescópios não significa que o sinal não estava lá. Embora o LIGO forneça coordenadas de lugares onde procurar para as missões de acompanhamento, 900 milhões de anos-luz é uma distância muito maior do que aquela da colisão de estrelas de nêutrons de agosto de 2017.

Além disso, alguns modelos que preveem que um buraco negro colidindo com uma estrela de nêutrons parecem determinar que uma explosão resultante seria muito mais fraca. Talvez, se a diferença de massa entre a estrela de nêutrons e o buraco negro fosse grande o suficiente, não haveria emissão alguma quando a estrela fosse engolida inteira, disse Scott.

Tudo isso significa que evidências conclusivas de um buraco negro colidindo com uma estrela de nêutrons exigirão mais buscas, e que esse evento provavelmente vai ficar só no “talvez”.

Mas a explicação alternativa, que diz que o LIGO detectou mais um par de buracos negros em colisão, ainda é emocionante. O mais leve entre os dois objetos seria então o buraco negro mais leve já encontrado. “De qualquer maneira, as descobertas científicas feitas a partir deste evento serão incríveis, [seja] um buraco negro engolindo uma estrela de nêutrons ou a descoberta de um buraco negro muito leve”, disse Scott.

Você pode se perguntar por que não vimos detecções sem ambiguidades na radiação eletromagnética que acompanha as ondas gravitacionais desde a descoberta de agosto de 2017. Infelizmente, nós provavelmente só tivemos sorte naquele momento.

“Era próximo, bem localizado no espaço, e tinha tudo para isso”, disse Berger. “Ficamos um pouco mimados.”

Dada a vastidão do universo, detecções ambíguas como a S190814bv são provavelmente a norma para essa nova era da astronomia, na qual os cientistas são capazes de usar mais do que apenas a luz recebida para observar o cosmos.

A terceira rodada de observações do LIGO, em andamento agora, está programada para continuar até abril de 2020.

FONTE: GIZMODO BRASIL

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