Um par de buracos negros em fusão com extrema precessão orbital

Um par de buracos negros foi visto oscilando enquanto se fundiam, num exemplo extremo de uma previsão feita pela teoria geral da relatividade de Albert Einstein que foi vista claramente pela primeira vez.

© Alamy (ilustração de dois buracos negros orbitando um ao outro)

Esta oscilação, conhecida como precessão, ocorre quando a órbita ou rotação de um objeto muda lentamente com o tempo, um exemplo comum é quando um pião começa a girar em um ângulo diferente à medida que desacelera.

A precessão orbital induzida pela gravidade, uma consequência da previsão da relatividade geral de que objetos pesados dobram o espaço-tempo, vê a forma da órbita de tal objeto mudar ao longo do tempo. Este efeito havia sido observado muito fracamente em estrelas de nêutrons orbitando umas às outras, mas era tão sutil que as órbitas apenas oscilavam a uma taxa de algumas vezes por ano.

Agora, Mark Hannam, da Universidade de Cardiff, Reino Unido, e seus colegas viram um efeito muito mais extremo num par de buracos negros movendo-se a um quinto da velocidade da luz, causado por um deles girando em um ângulo de 90 graus em relação ao seu movimento orbital. 

À medida que se fundiam, os buracos negros liberavam uma onda gravitacional, conhecida como GW200129, que carregava a assinatura da precessão a uma taxa de três vezes por segundo. É 10 bilhões de vezes mais rápido do que o encontrado em medições anteriores, então é realmente o regime mais extremo da teoria de Einstein, onde o espaço e o tempo são deformados e distorcidos de maneiras completamente anormais. 

Para identificar a precessão, a equipe reanalisou dados coletados pela primeira vez em 2020 por três detectores de ondas gravitacionais, baseados nos EUA (LIGO) e na Itália (VIRGO). Uma análise anterior foi inconclusiva, mas usando um modelo mais avançado do sinal da onda gravitacional, os pesquisadores descobriram que a melhor maneira de explicar o sinal era com um dos buracos negros, girando quase no limite superior permitido pela relatividade geral. causando a precessão da órbita do sistema.

As implicações astrofísicas da detecção são bastante significativas. A rotação extrema e o desalinhamento com sua órbita não são previstos pelas ideias atuais de formação de buracos negros, que envolvem estrelas em implosão, e precisam de outra explicação. 

Um artigo foi publicado na revista Nature. 

Fonte: New Scientist