Parece ter havido alguma luz, afinal

Concepção artística da colisão de buracos negros, observada pelo LIGO em 14/9/15. O Telescópio Espacial Fermi detectou um jato de raois gama 0,4 segundos depois. As novas pesquisas sugerem que ambos os buracos negros poderiam residir dentro de uma mesma estrela muito mais massiva.
Crédito da ilustração: Swinburne Astronomy Productions

Em 14 de setembro de 2015, o Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) detectou ondas gravitacionais oriundas da colisão e fusão de dois buracos negros com massas de 29 e 36 vezes a massa de nosso Sol. Um evento como esse poderia não ser visível, mas o Telescópio Espacial Fermi detectou um jato de raios gama uma fração de segundo antes do LIGO ter recebido o sinal. Novas pesquisas sugerem que os dois buracos negros poderiam residir dentro de uma única estrela, super-massiva, cuja morte gerou o jato de raios gama.

“Seria o equivalente cósmico de uma mulher grávida com gêmeos em sua barriga”, diz o astrofísico da Harvard, Avi Loeb, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Normalmente, quando uma estrela massiva chega ao fim de sua vida, seu núcleo colapsa em um só buraco negro. Porém, se a estrela estivesse girando muito rapidamente, seu núcleo poderia ter se esticado em uma forma de halteres e se fragmentar em dois aglomerados, cada um deles formando seu próprio buraco negro.

Uma estrela tão massiva como a necessária para tal, normalmente se forma a partir da fusão de duas estrelas menores. E, como as estrelas teriam girado cada vez mais rápido, na medida em que espiralavam uma de encontro à outra, a estrela massiva resultante conservaria em grande parte esse momento angular – em outras palavras, giraria muito rápido.

Depois que o par de buracos negros se formou, o envoltório externo da estrela caiu para dentro deles. Para alimentar tanto o evento das ondas gravitacionais, quanto o jato de raios gama, os buracos negros gêmeos devem ter nascido bem próximos, com uma distância inicial igual ao diâmetro da Terra e se fundido em questão de minutos. O buraco negro recém formado passou então a se alimentar da matéria restante em seu entorno, consumindo o material equivalente a um Sol a cada segundo, o que gerou jatos de matéria em seus polos, o que, por sua vez, criou os jatos de raios gama.

O Fermi detectou o jato apenas 0,4 segundos depois do LIGO ter detectado as ondas gravitacionais e ambos vindos da mesma área genérica dos céus. Entretanto, o satélite europeu de raios gama INTEGRAL  não confirmou esse sinal.

“Mesmo que a detecção pelo Fermi seja um alarme falso, eventos futuros no LIGO devem ser monitorados pela correspondente emissão de luz, independente de se eles forem oriundos da fusão de buracos negros, A natureza está sempre nos surpreendendo”, diz Loeb.

Se forem detectados mais jatos de raios gama associados com eventos de ondas gravitacionais, eles serão uma fonte promissora para medir distâncias cósmicas e a expansão do universo. Plotando o brilho remanescente de um jato de raios gama e medindo seu devio para o vermelho, e então comparando com as medições de distância independentes do LIGO, os astrônomos serão capazes de ajustar os limites dos parâmetros cosmológicos. “Para a astrofísica, os buracos negros são muito mais simples do que outros indicadores de distância, tais como supernovas, uma vez que eles são totalmente definidos somente por sua massa e rotação”, explica Loeb.

“Este artigo estabelece uma agenda que, certamente, vai estimular estudos subsequentes, naquele período crucial que se segue a uma descoberta do LIGO, onde o desafio é medir todas as suas implicações. Se a história servir como exemplo, a abordagem de ‘muitas mensagens’ advogado por Loeb, usando tanto as ondas gravitacionais como a radiação eletromagnética, é uma promessa de um enfoque mais profundo da natureza física da notável fonte do LIGO”, comenta Volker Bromm da Universidade do Texas em Austin, que não participou das pesquisas.

A pesquisa foi aceita para publicação em The Astrophysical Journal Letters  e tem uma versão online aqui.

Forte abraço,

Prof. Sérgio Torres

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