Em 2023, astrônomos detectaram uma fusão de buracos negros que imediatamente chamou atenção. Os dois objetos envolvidos pareciam ter massas extraordinárias e características difíceis de explicar pelos modelos tradicionais de formação desses gigantes cósmicos.
As estimativas indicavam buracos negros com aproximadamente 103 e 137 vezes a massa do Sol. Depois da colisão, eles deram origem a um objeto ainda maior.
O problema é que esses números colocavam o evento em uma região complicada para a astrofísica. Buracos negros desse tamanho não deveriam surgir facilmente do colapso direto de estrelas.
Agora, pesquisadores do Instituto Max Planck de Física Gravitacional apresentaram outra possibilidade. Talvez esses buracos negros nunca tenham sido tão gigantescos quanto pareciam.
Uma lente gravitacional pode ter ampliado o sinal recebido pela Terra e levado os cientistas a superestimar suas massas.
Uma gigantesca lupa criada pela gravidade
Lentes gravitacionais aparecem quando um objeto extremamente massivo fica entre um observador e uma fonte distante.
Sua gravidade deforma o espaço-tempo e altera o caminho percorrido pela luz ou, neste caso, pelas ondas gravitacionais. O fenômeno funciona de maneira semelhante a uma lente, podendo ampliar o sinal de objetos localizados atrás dela.
O efeito foi previsto a partir da teoria da relatividade geral de Albert Einstein e hoje é uma ferramenta importante da astronomia.
Segundo o novo estudo, algo parecido pode ter acontecido com a fusão observada em 2023. Um objeto massivo localizado entre a Terra e os buracos negros teria amplificado as ondas gravitacionais.
Como a intensidade do sinal ajuda os cientistas a determinar propriedades do evento, essa ampliação poderia fazer os objetos parecerem diferentes do que realmente eram.
Os buracos negros estavam no chamado “vazio de massas”
Uma das principais dificuldades para explicar o evento envolve o chamado vazio de massas dos buracos negros.
Quando determinadas estrelas muito massivas chegam ao fim da vida, processos físicos extremos podem provocar uma instabilidade capaz de destruir completamente a estrela. Nesse cenário, nenhum buraco negro é produzido.
Por isso, modelos indicam uma escassez de buracos negros formados diretamente pelo colapso estelar em uma faixa aproximada entre 50 e 130 massas solares, embora os limites exatos dependam do modelo utilizado.
Um dos objetos observados em 2023, com cerca de 103 massas solares, estava justamente nessa região. O outro, estimado em 137 massas solares, ficava próximo do limite superior.
Uma possível explicação seria que eles nasceram de fusões anteriores.
Mas havia outro problema.
A velocidade de rotação também não fazia sentido
Buracos negros também possuem uma propriedade chamada spin, relacionada à sua rotação.
De forma simplificada, o parâmetro pode variar de 0 a 1. Quanto mais próximo de 1, mais rapidamente o buraco negro gira em relação ao limite permitido pela relatividade.
Os dois objetos envolvidos no evento apresentavam spins estimados em aproximadamente 0,8 e 0,9.
Isso complicava a hipótese de uma formação hierárquica.
Nesse cenário, buracos negros menores teriam se fundido anteriormente para produzir objetos maiores. Depois, esses novos buracos negros teriam colidido novamente.
O problema é que fusões anteriores normalmente produzem remanescentes com spin próximo de 0,7 em muitos cenários. Valores de 0,8 e 0,9 para ambos os componentes exigiriam condições menos comuns.
Um objeto invisível pode ter distorcido tudo
Os pesquisadores do Instituto Max Planck realizaram novos cálculos considerando a possibilidade de uma lente gravitacional.
Os resultados indicam que os parâmetros observados podem ser explicados caso exista um objeto extremamente massivo entre a fonte das ondas gravitacionais e a Terra.
As estimativas apontam para uma lente com algo entre aproximadamente 190 e 850 massas solares.
O responsável poderia ser outro buraco negro muito maior, possivelmente formado por sucessivas fusões, ou uma concentração extremamente densa de estrelas.
Por enquanto, essa explicação ainda é uma hipótese e não significa que a existência da lente gravitacional tenha sido confirmada.
Se estiver correta, porém, ela resolveria várias características estranhas do evento ao mesmo tempo. Os buracos negros poderiam ser menos massivos do que inicialmente calculado, reduzindo a tensão com os modelos atuais.
O caso também revela um desafio crescente da astronomia de ondas gravitacionais. À medida que os detectores conseguem observar eventos cada vez mais distantes, a matéria existente pelo caminho pode interferir nos sinais.
Às vezes, portanto, um buraco negro que parece desafiar todas as regras pode não ser tão estranho assim. O Universo simplesmente colocou uma enorme lupa gravitacional entre ele e nós.
[ Fonte: Xataka ]
