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Representação artística de um buraco negro prestes a engolir uma
estrela de nêutrons. Imagem: Carl Knox, OzGrav ARC Centro de Excelência
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Os
astrofísicos detectaram um sinal de onda gravitacional mais estranho
até agora, e essa observação poderá forçar os cientistas a
reescrever o que sabem sobre o cosmos.
As
ondas gravitacionais se formam quando objetos massivos distorcem o
espaço-tempo ao seu redor e enviam ondulações pelo universo. Os
cientistas capturaram a primeira detecção de tais ondas, formada
por dois buracos negros em colisão, em 2015. 😉
Desde
então, as detecções de ondas gravitacionais ficaram mais estranhas
- e os cientistas ficaram mais alegres. Agora, um grupo de
pesquisadores anunciou a primeira detecção de um sinal de onda
gravitacional criado por uma colisão envolvendo um objeto maior que
a maior estrela de nêutrons conhecida, mas menor que o menor buraco
negro conhecido. 😀
Embora a detecção seja muito complicada para os
cientistas esperarem determinar exatamente o que aconteceu, o sinal
gera esperanças de que mais observações estranhas como essa ocorram. Essa
detecção pode até anunciar um novo entendimento de como ocorrem as grandes explosões estelares chamadas de supernovas. 💥
"É
um evento fantástico, que realmente mudará a forma como entendemos
a formação de buracos negros e de estrelas de nêutrons", disse
em comunicado Christopher Berry, astrônomo de ondas gravitacionais da Universidade Northwestern e da Universidade de Glasgow e co-autor da
nova pesquisa. "Isso permanecerá um mistério até que
possamos obter mais observações, mas isso não significa que não
seja bem informativo".
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A
representação de um artista da colisão fortemente assimétrica
observada através de ondas gravitacionais. (Crédito da imagem: N.
Fischer, S. Ossokine, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Instituto Max Planck
de Física Gravitacional), Simulando a colaboração eXtreme
Spacetimes (SXS))
"Estamos
muito confiantes nos resultados, este é um sinal realmente bonito",
disse ele. "É maravilhoso e limpo, se você olhar
para os dados. Não pude acreditar na primeira vez que os vi, é
impressionante."
Os
cientistas pegaram a onda gravitacional, em
14 de agosto de 2019 e ficaram mais intrigados quando as análises
iniciais sugeriram que a colisão poderia ter fundido um buraco negro
e uma estrela de nêutrons. A colisão desses dois objetos é um tipo
de evento de onda gravitacional que os cientistas esperavam
ansiosamente, pois até agora eles só viram fusões de pares
correspondentes.
Mas,
à medida que os astrofísicos fizeram mais análises sobre os dados,
perceberam que estavam olhando para algo ainda mais estranho. De
acordo com a análise dos cientistas sobre o evento da fusão, um dos
objetos em colisão tinha cerca de 23 vezes a massa do nosso sol -
que é um buraco negro - e o outro cerca de 2,6 vezes a massa do
nosso sol - isso é ... bem, isso é algo, mas o quê? 😐
Mistério
de diferença das massas:
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Um
gráfico representando a gama de eventos de colisão observados
através de ondas gravitacionais. A seção inferior da imagem mostra
objetos do tamanho de uma estrela de nêutrons; a seção superior
mostra objetos do tamanho de buracos negros. A nova detecção,
destacada aqui, envolveu um buraco negro e o que pode ser uma estrela de
nêutrons muito grande ou um buraco negro muito pequeno. (Crédito da
imagem: LIGO-Virgo / Frank Elavsky e Aaron Geller (Noroeste))
Esse
tamanho se enquadra no que os cientistas chamam de gap de massa: um
objeto significativamente menor do que qualquer buraco negro estudado
até hoje (cerca de 5 vezes a massa do sol), mas provavelmente também
maior que qualquer estrela de nêutrons conhecida (cerca de 2,5 vezes
a massa da Sol).
"Fusões
de natureza mista - buracos negros e estrelas de nêutrons - são
previstas há décadas, mas esse objeto compacto na brecha de massa é
uma surpresa completa", disse a coautora Vicky Kalogera,
astrofísica da Universidade Northwestern, em comunicado. "Mesmo
que não possamos classificar o objeto com convicção, vimos a
estrela de nêutrons mais pesada conhecida ou o buraco negro mais
leve conhecido. De qualquer forma, isso quebra um recorde". 👍
Sob
outras circunstâncias, os cientistas podem ter sido capazes de
determinar qual era realmente o objeto antes da colisão que criou a onda. Mas o destino não cooperou aqui. Os cientistas
não detectaram nenhum sinal de luz que uma estrela de nêutrons
pudesse ter produzido - mas isso não descarta que poderia ter sido
uma estrela de nêutrons.
E,
diferentemente das colisões geralmente bem combinadas que os
cientistas estudaram até hoje, esse par é extremamente desigual,
com o objeto maior contendo cerca de nove vezes a massa do menor,
dificultando ainda mais os cientistas de verem os detalhes do evento no
evento. "Eu penso no Pac-Man comendo
um pontinho", disse Kalogera no comunicado. "Quando as
massas são altamente assimétricas, o objeto compacto menor pode ser comido pelo buraco negro em uma mordida."
O
evento também foi difícil de estudar porque estava bem distante. A
colisão parece ter ocorrido a cerca de 800 milhões de anos-luz de
distância da Terra - por contexto, isso é cerca de seis vezes mais
distante do que a fusão binária de estrelas de nêutrons detectada
em agosto de 2017 por seu flash de luz.
Devido
a esses desafios, para realmente desvendar o mistério da diferença
de massa cósmica, os cientistas precisarão observar mais desses
objetos limítrofes em mais colisões, de preferência colisões que
não são tão complicadas de analisar. "Um binário de igual
massa seria ótimo, e um mais próximo ainda melhor", disse Berry.
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A
representação de dois buracos negros, um nove vezes
mais massivo que o outro, espiralando um no outro e se colidindo.
(Crédito da imagem: N. Fischer, S. Ossokine, H. Pfeiffer, A.
Buonanno (Instituto Max Planck de Física Gravitacional), Simulando a
colaboração eXtreme Spacetimes (SXS))
E
fixar o reino nebuloso entre a estrela de nêutrons e o buraco negro
não é importante apenas por uma questão de precisão, disse Berry:
isso mudará a nossa compreensão do universo ao nosso redor.
Por
um lado, dirá aos cientistas sobre como as estrelas de nêutrons -
que Berry chamou de "os melhores coletores de partículas"
- funcionam. "A matéria estelar de nêutrons é muito difícil
de modelar", disse ele. "Não é nada que possamos simular
aqui na Terra, as condições são muito extremas." Mas, as
propriedades dessa matéria determinarão o tamanho máximo de uma
estrela de nêutrons, o ponto em que uma grande estrela de nêutrons
se torna muito grande e entra em colapso, o limite que observações
como esta nova pesquisa ajudarão a determinar.
E
entender a diferença de massa (ou a falta dela) repercutiria na
astrofísica muito além dessas observações, disse Berry. Há
décadas, os modelos astrofísicos assumem que existem realmente uma
lacuna entre as maiores estrelas de nêutrons e os menores buracos
negros. Se essa lacuna for significativamente menor do que se suponhava anteriormente, ou inexistente, esses modelos precisarão ser
ajustados. Esses modelos aprimorados podem mudar a nossa compreensão
do universo de maneira mais ampla do que a própria definição de
gap de massa, disse Berry.
No
entanto, o mistério da diferença de massa se desenrola, esse novo
sinal aponta para o rico futuro das observações das ondas
gravitacionais, disse Berry. 🙌
"Isso
é prova do fato de que estamos apenas começando a explorar o
universo com ondas gravitacionais", disse ele. "Não
sabemos o que há por aí. Vimos algumas das fontes mais comuns até agora, sabemos qual é o tipo típico de ondas gravitacionais. Mas,
com toda a complexidade, quais são as raras bestas na selva que ainda estamos tentando descobrir. "
A
pesquisa é descrita em um artigo publicado no dia 23 de junho no
Astrophysical Journal Letters.
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Fonte: Space / LiveScience
: O que está por trás desta estranha colisão cósmica){kind=link}
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