PALMA 29 out. (EUROPA PRESS) -
Duas fusões diferentes de buracos negros, detectadas em outubro e novembro de 2024 com a colaboração LIGO-Virgo-KAGRA e o grupo Gravity da Universitat de les Illes Balears (UIB), avançam a compreensão científica da formação de buracos negros e da física fundamental.
Os dados coletados das fusões pela colaboração internacional também validam, com precisão sem precedentes, leis fundamentais da física que foram previstas há mais de 100 anos por Albert Einstein e avançam na busca por novas partículas elementares, ainda desconhecidas, com o potencial de extrair energia dos buracos negros, disse a UIB em um comunicado.
As descobertas foram publicadas no "The Astrophysical Journal Letters" e relatam a detecção de dois eventos de ondas gravitacionais em outubro (GW241011) e novembro (GW241110) do ano passado com rotações incomuns em buracos negros.
PARTICIPAÇÃO NA UIB
O grupo UIB Gravity participou de todas as detecções de ondas gravitacionais, mais de 300 até o momento.
Com relação ao GW241011 e ao GW241110, o pesquisador do UIB Antoni Ramos Buades destacou que essas detecções redefinem a compreensão da evolução cósmica e transformam os buracos negros em laboratórios naturais para testar as leis fundamentais da física.
Ramos, que é professor ilustre do Departamento de Física da UIB e membro do grupo de Gravidade, foi um dos principais desenvolvedores dos modelos teóricos e das ferramentas de análise que foram essenciais para interpretar com precisão os dados dessas fusões de buracos negros.
DUAS ONDAS GRAVITACIONAIS
A onda gravitacional GW241011 (detectada em 11 de outubro de 2024) ocorreu a cerca de 700 milhões de anos-luz de distância e resultou da colisão de dois buracos negros com massas de aproximadamente 20 e 6 vezes a do Sol. O maior deles era um dos buracos negros de rotação mais rápida já observados.
Quase um mês depois, o GW241110 (10 de novembro de 2024) foi detectado a cerca de 2,4 bilhões de anos-luz de distância, envolvendo a fusão de buracos negros com massas solares de cerca de 17 e 8 vezes. Enquanto a maioria dos buracos negros gira na mesma direção de sua órbita, o buraco negro principal do GW241110 girava na direção oposta, algo nunca visto antes.
DESCOBRINDO PROPRIEDADES OCULTAS
A detecção conjunta do GW241011 e do GW241110 destaca o notável progresso da astronomia de ondas gravitacionais na revelação das propriedades da fusão de buracos negros.
Os cientistas observam que a diferença de tamanho entre os buracos negros em cada fusão - o maior era quase duas vezes maior que o menor - e as orientações de rotação do maior buraco negro em cada evento.
Uma explicação natural para essas peculiaridades é que os buracos negros são o resultado de coalescências anteriores. Esse processo, chamado de fusão hierárquica, sugere que esses sistemas se formaram em ambientes densos, como aglomerados de estrelas, onde é mais provável que os buracos negros se encontrem e se fundam repetidamente.
IMPLICAÇÕES PARA A FÍSICA FUNDAMENTAL
A precisão com que o GW241011 foi medido também possibilitou testar as principais previsões da teoria da relatividade geral de Einstein sob condições extremas, de acordo com a declaração do UIB.
Como o GW241011 foi detectado com tanta clareza, ele pode ser comparado com as previsões da teoria de Einstein e com a solução de Roy Kerr para buracos negros em rotação. A rápida rotação do buraco negro o deforma ligeiramente, deixando uma marca característica nas ondas gravitacionais que ele emite.
Ao analisar o GW241011, a equipe de pesquisa encontrou uma excelente concordância com a solução de Kerr e verificou a previsão de Einstein com uma precisão sem precedentes.
Além disso, como as massas dos buracos negros individuais diferem significativamente, o sinal de onda gravitacional contém o "zumbido" de um harmônico mais alto - semelhante aos tons de instrumentos musicais - observado apenas pela terceira vez no GW241011. Um desses harmônicos foi observado com grande clareza e confirma outra previsão da teoria de Einstein.
BUSCA AVANÇADA POR PARTÍCULAS ELEMENTARES
Buracos negros de rotação rápida, como os observados neste estudo, agora têm outra aplicação na física de partículas. Os cientistas podem usá-los para testar se certas partículas elementares hipotéticas de massa leve existem e qual é a sua massa.
Essas partículas, chamadas bósons ultraleves, são previstas por algumas teorias que vão além do Modelo Padrão da física de partículas, que descreve e classifica todas as partículas elementares conhecidas.
Se os bósons ultraleves existirem, eles poderão extrair energia rotacional dos buracos negros. A quantidade de energia extraída e o grau de desaceleração da rotação dos buracos negros ao longo do tempo dependem da massa dessas partículas, que ainda é desconhecida.
A observação de que o buraco negro maciço no sistema binário que emitiu o GW241011 continua a girar rapidamente mesmo milhões ou bilhões de anos após sua formação exclui uma ampla gama de massas possíveis para os bósons ultraleves.
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