No ano passado, cientistas anunciaram que finalmente haviam observado ondas gravitacionais, as esquivas e muito procuradas ondulações no tecido do espaço-tempo que foram propostas pela primeira vez por Albert Einstein. As ondas detectadas por eles vieram de um evento catastrófico – a colisão de dois buracos negros localizados a cerca de 1,3 bilhões de anos-luz de distância da Terra – e a energia liberada ondulou através do universo, assim como ondulações em uma lagoa.

A detecção feita no espaço atualizado do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (Advanced LIGO), juntamente com duas descobertas de ondas gravitacionais subsequentes, confirmou uma previsão importante da teoria geral da relatividade de Einstein de 1915. A data também marcou o início de uma nova era na física, permitindo aos cientistas estudar o universo de uma nova maneira, usando a gravidade ao invés da luz.

Mas uma questão fundamental permanece sem resposta: como e por que os buracos negros colidem e se fundem?

Astrônomos podem finalmente ter feito a primeira foto de um buraco negro

Para que buracos negros se fundam, eles devem estar muito próximos um dos outro de acordo com padrões astronômicos; não mais do que cerca de um quinto da distância entre a Terra e o Sol. Mas só estrelas com massas muito grandes podem se tornar buracos negros e, durante o curso de suas vidas, essas estrelas se expandem, ficando ainda maiores.

COMPAS

Um novo estudo publicado na revista “Nature Communications” usa um modelo chamado COMPAS (do inglês Compact Object Mergers: Population Astrophysics and Statistics, que, em tradução literal, significa Fusões de Objetos Compactos: Astrofísica Populacional e Estatística) para tentar responder como grandes estrelas binárias que acabariam se tornando buracos negros cabem em uma órbita muito pequena. O COMPAS permite que os pesquisadores busquem uma espécie de “paleontologia” das ondas gravitacionais.                                          “Um paleontólogo, que nunca viu um dinossauro vivo, pode descobrir como o dinossauro era e vivia com base nos restos de seus esqueletos”, explica em um comunicado à imprensa Ilya Mandel, professor da Universidade de Birmingham, no Reino Unido, autor sênior do artigo. “De forma semelhante, podemos analisar as fusões de buracos negros e usar essas observações para descobrir como essas estrelas interagiram durante suas vidas breves, mas intensas”.

O que eles descobriram foi que mesmo duas estrelas “progenitoras” largamente separadas podem interagir quando expandem, passando por vários episódios de transferência de massa.

Interação estelar

Os pesquisadores começaram analisando os três eventos de ondas gravitacionais que foram detectados pelo LIGO e tentaram ver se as três colisões de buracos negros evoluíram da mesma maneira – que chamam de “evolução binária clássica isolada através de uma fase de envelope comum”.

Este fenômeno começa com duas estrelas progenitoras maciças bastante distantes. À medida que as estrelas se expandem, chegam tão perto que não conseguem escapar da gravidade uma da outra e começam a interagir, passando pelos episódios de transferência de massa. Isto resulta num evento muito rápido, dinamicamente instável, que envolve ambos os núcleos estelares numa nuvem densa de hidrogênio gasoso.

Estamos à beira de uma explosão astronômica com as ondas gravitacionais

“Ejetar esse gás do sistema leva energia para longe da órbita”, disse a equipe. “Isso aproxima as duas estrelas o suficiente para que a emissão de ondas gravitacionais seja eficiente bem no momento em que elas são pequenas o suficiente para que tal proximidade não as coloque em contato”.