Colisões entre buracos negros e estrelas de nêutrons estão entre os eventos mais violentos do universo. Essas fusões liberam enormes quantidades de energia e produzem ondas gravitacionais capazes de atravessar bilhões de anos-luz. Até recentemente, os cientistas acreditavam que esses pares orbitavam em trajetórias circulares antes de colidir. No entanto, uma nova descoberta sugere que a realidade pode ser muito mais complexa do que o modelo clássico previa.
Um evento que desafia o modelo tradicional
Um estudo internacional revelou evidências de uma fusão entre um buraco negro e uma estrela de nêutrons que não seguia a trajetória orbital esperada.
O evento, identificado como GW200105, mostrou que os dois objetos se moviam em uma órbita elíptica — ou seja, oval — antes da colisão, em vez de uma órbita circular perfeita.
Essa diferença pode parecer pequena, mas tem grande importância para a astrofísica. Até agora, o modelo dominante sugeria que sistemas binários desse tipo perdiam energia gradualmente através da emissão de ondas gravitacionais, o que fazia suas órbitas se tornarem cada vez mais circulares antes da fusão final.
A nova observação indica que esse processo nem sempre ocorre dessa maneira.
Uma descoberta feita com ondas gravitacionais
A descoberta foi realizada por pesquisadores da Universidade Autônoma de Madri, da Universidade de Birmingham (Reino Unido) e do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Alemanha).
Os resultados foram publicados na revista científica The Astrophysical Journal Letters.
Os cientistas analisaram dados captados pelos detectores de ondas gravitacionais LIGO e Virgo, dois dos instrumentos mais sensíveis já construídos para observar fenômenos cósmicos extremos.
Esses observatórios detectam pequenas distorções no espaço-tempo causadas por eventos massivos, como fusões de buracos negros ou estrelas de nêutrons.
Para interpretar os dados, os pesquisadores utilizaram um novo modelo desenvolvido no Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais da Universidade de Birmingham.
Esse modelo permitiu identificar dois efeitos ao mesmo tempo: a excentricidade da órbita e possíveis oscilações causadas pela rotação dos objetos.
Foi a primeira vez que essas duas características foram medidas simultaneamente em um evento envolvendo uma estrela de nêutrons e um buraco negro.
O nascimento de um buraco negro ainda maior
Após a colisão, os dois objetos se fundiram formando um novo buraco negro com aproximadamente 13 vezes a massa do Sol.
Embora fusões desse tipo já tenham sido detectadas antes, a trajetória elíptica observada neste caso sugere que o sistema teve uma origem diferente da maioria dos sistemas binários conhecidos.
Segundo o pesquisador Gonzalo Morras, da Universidade Autônoma de Madri e do Instituto Max Planck, a órbita excêntrica indica que o sistema provavelmente se formou em um ambiente extremamente dinâmico.
Esses ambientes podem incluir aglomerados estelares densos, onde muitas estrelas e objetos compactos interagem gravitacionalmente.
Nesses cenários caóticos, encontros próximos entre diferentes objetos podem criar sistemas binários com órbitas altamente excêntricas.
Um universo mais diverso do que se imaginava
A descoberta sugere que nem todos os pares de estrelas de nêutrons e buracos negros se formam da mesma maneira.
Até agora, muitos modelos teóricos assumiam que esses sistemas surgiam principalmente da evolução conjunta de duas estrelas massivas que orbitavam uma à outra desde o início.
O novo resultado indica que interações gravitacionais complexas em regiões densas do universo também podem produzir esses sistemas.
Isso significa que os modelos atuais sobre a formação de sistemas binários compactos podem estar incompletos.
Novas perguntas para a astrofísica
Além de desafiar teorias existentes, o estudo abre novas linhas de investigação.
Os cientistas agora querem entender com mais precisão em que tipos de ambientes cósmicos esses sistemas excêntricos podem surgir e com que frequência eles ocorrem no universo.
Eventos como o GW200105 também ajudam a melhorar os modelos usados para interpretar sinais de ondas gravitacionais.
Quanto mais fusões diferentes forem observadas, mais refinada se torna a compreensão sobre a população de buracos negros e estrelas de nêutrons no cosmos.
O futuro das descobertas com ondas gravitacionais
Desde a primeira detecção direta de ondas gravitacionais em 2015, a astronomia entrou em uma nova era.
Instrumentos como LIGO e Virgo continuam registrando colisões cósmicas que antes eram completamente invisíveis.
Cada novo evento observado traz informações inéditas sobre a física extrema do universo.
A fusão descoberta agora mostra que ainda existem muitos fenômenos inesperados aguardando ser revelados.
E, ao desafiar modelos clássicos da astrofísica, essas descobertas lembram que o universo ainda guarda inúmeros segredos sobre a forma como suas estruturas mais extremas se formam e evoluem.
[ Fonte: Huffpost ]
