UNIVERSIDAD DE BIRMINGHAM
MADRID 10 set. (EUROPA PRESS) -
Cientistas da Universidade de Birmingham confirmaram duas teorias de longa data sobre buracos negros ao detectar o sinal de onda gravitacional mais claro já registrado.
Dez anos depois de detectar a primeira onda gravitacional, a Colaboração LIGO-Virgo-KAGRA anunciou a detecção da GW250114, uma onda no espaço-tempo que fornece percepções sem precedentes sobre a natureza dos buracos negros e as leis fundamentais da física.
Ao publicar suas descobertas na Physical Review Letters, o grupo internacional de pesquisadores, incluindo especialistas da Universidade de Birmingham, observou que a GW250114 foi detectada com uma relação sinal-ruído de 80. Essa clareza permitiu testes precisos da relatividade geral e da termodinâmica dos buracos negros.
NÃO PODE SE ENCOLHER
Em particular, o estudo confirma a previsão de 1971 do professor Stephen Hawking de que, quando os buracos negros colidem, a área total do horizonte de eventos do buraco negro resultante é maior do que a soma dos buracos negros individuais: ele não pode encolher.
A pesquisa também confirmou a natureza Kerr dos buracos negros: um conjunto de equações desenvolvido em 1963 pelo matemático neozelandês Roy Kerr, que explica precisamente como o espaço e o tempo se parecem perto de um buraco negro em rotação. A métrica de Kerr prevê efeitos como o "arrastamento" do espaço e a formação de loops de luz para criar várias cópias de objetos.
Geraint Pratten, membro da Royal Society University Fellow da Universidade de Birmingham e membro da equipe de redação do artigo LVK, afirma: "O GW250114 é o evento de ondas gravitacionais mais forte que detectamos até hoje; foi como um sussurro que se transformou em um grito. Ele nos deu uma oportunidade sem precedentes de submeter as teorias de Einstein ao teste mais rigoroso possível, validando uma das previsões pioneiras de Stephen Hawking: quando os buracos negros se fundem, a área combinada de seus horizontes de eventos só pode crescer, nunca diminuir.
O GW250114 foi detectado por detectores gêmeos no Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser (LIGO), nos Estados Unidos. O LIGO opera em coordenação com dois parceiros internacionais: o detector de ondas gravitacionais Virgo, na Itália, e o KAGRA, no Japão, formando uma rede de pesquisa de ondas gravitacionais, conhecida como LVK (LIGO, Virgo, KAGRA).
A equipe do LVK, que inclui membros da Universidade de Birmingham, conseguiu estabelecer que o GW250114 foi gerado pela colisão de dois buracos negros com massas aproximadamente 32 vezes maiores que a do nosso Sol.
O LIGO detecta uma onda gravitacional que passa pela Terra a cada poucos dias, mas a GW250114 acabou sendo especial. Os dados mostram que os buracos negros iniciais tinham uma área total de aproximadamente o tamanho do Reino Unido (240.000 quilômetros quadrados), enquanto a área final era de cerca de 400.000 quilômetros quadrados (aproximadamente o tamanho da Suécia).
Na década de 1970, Hawking e o físico Jacob Bekenstein concluíram que a área do buraco negro é proporcional à sua entropia, ou grau de desordem, abrindo caminho para outros trabalhos inovadores no campo da gravidade quântica, que tenta unir dois pilares da física moderna: a relatividade geral e a física quântica.
Depois que os buracos negros se fundem, durante o que os físicos chamam de fase de redução, o buraco negro final vibra emitindo ondas gravitacionais em frequências específicas, como os sons característicos de um sino quando tocado, as "vozes" do buraco negro.
A solução de Roy Kerr prevê que um buraco negro e suas "vozes", quando perturbadas, são descritas por apenas dois números: a massa e o spin. As implicações desse resultado revolucionário distinguem os buracos negros de qualquer outro objeto celeste: uma estrela só pode ser descrita por um conjunto muito grande de propriedades complexas, enquanto até mesmo os buracos negros com uma massa um milhão de vezes maior que a do Sol são surpreendentemente descritos por apenas dois números simples: massa e spin.
Gregorio Carullo, professor assistente da Universidade de Birmingham e coordenador de uma das equipes de análise do LVK, afirma: "Dada a clareza do sinal produzido pelo GW250114, pela primeira vez pudemos distinguir dois 'tons' de vozes de buracos negros e confirmar que eles se comportam de acordo com a previsão de Kerr, fornecendo evidências fortes e sem precedentes da natureza Kerr dos buracos negros encontrados na natureza.
Os resultados foram publicados quase exatamente dez anos após a primeira observação histórica de ondas gravitacionais. Em 14 de setembro de 2015, um sinal chegou à Terra com informações sobre um par de buracos negros remotos que haviam se juntado em espiral.
Essa descoberta marcante, para a qual os pesquisadores de Birmingham fizeram grandes contribuições desenvolvendo hardware para os detectores LIGO, modelos altamente precisos de ondas gravitacionais geradas pela fusão de buracos negros e técnicas de análise para extrair as propriedades dos buracos negros dos dados, significou que os cientistas agora podem sentir o universo por três meios diferentes.
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