"Sinuca estelar": Fusão incomum de buracos negros gigantes intriga cientistas

Fenômeno, que se assemelha a uma ‘sinuca celestial’, é o mais caótico do que qualquer coisa que os astrônomos viram no espaço até o momento

Jéssica Gotlib

postado em 10/03/2022 18:37 / atualizado em 10/03/2022 18:37

Ilustração de um enxame de buracos negros menores em um disco de gás girando em torno de um buraco negro gigante - (crédito: Instituto J. Samsing/Niels Bohr)

Imagine um buraco negro monstruoso circundado por outros três menores e todos eles se batendo de uma maneira caótica no espaço até se juntarem em um só. Some a isso uma velocidade incrível e uma força que estica lateralmente a órbita na qual eles "dançam". Foi mais ou menos este cenário que os cientistas do Instituto Niels Bohr, da Universidade de Copenhague, observaram em 2019. O fenômeno deixou a comunidade astronômica espantada e gerou um artigo com mais perguntas que respostas, publicado na quarta-feira (9/3), na revista Nature.

“O evento de onda gravitacional GW190521 é a descoberta mais surpreendente até hoje. As massas e rotações dos buracos negros já eram intrigantes, mas ainda mais admirável foi que eles pareciam não ter uma órbita circular que levava à fusão”, disse Imre Bartos, físico da Universidade da Flórida e co-autor do artigo.

Enquanto o conhecimento científico corrente sugere que as fusões em sistemas estelares ocorram em três dimensões, de forma esférica, a análise de 2019 mostrava uma interação plana, bidimensional. Em outras palavras, a interação normalmente observada é de buracos negros agrupados dois a dois girando um ao redor do outro até se fundirem em um só. Essas características levaram os pesquisadores a comparar a situação com um jogo de sinuca estelar.

“Nesses ambientes, a velocidade e densidade típicas de buracos negros são tão altas que buracos negros menores saltam como em um jogo gigante de bilhar e binários circulares largos não podem existir”, aponta o coautor do artigo Bence Kocsis, da Universidade de Oxford.

Para se ter uma ideia do quão longe a ciência estava de observar sistemas assim, com três elementos interagindo entre si, nenhum físico, desde Isaac Newton tinha conseguido estabelecer um modelo para prever como se comportariam. Outras duas propriedades são importantes no fenômeno: o fato de que o buraco maior se encontra envolto em um disco giratório de gás e a emissão de luz que o fenômeno gera.

A teoria do disco de gás também se encaixa com as explicações de outros pesquisadores sobre as outras duas propriedades intrigantes de GW190521. As grandes massas do buraco negro foram alcançadas por sucessivas fusões no interior do disco, enquanto a emissão de luz poderia se originar do gás ambiente.

“As pessoas trabalham para entender a estrutura desses discos de gás há muitos anos, mas o problema é difícil. Nossos resultados são sensíveis a quão plano é o disco e como os buracos negros se movem nele. O tempo dirá se aprenderemos mais sobre esses discos, uma vez que tenhamos uma população maior de fusões de buracos negros, incluindo casos mais incomuns semelhantes ao GW190521. Para permitir isso, devemos aproveitar nossa descoberta agora publicada e ver onde ela nos leva neste campo novo e empolgante”, conclui o coautor Zoltan Haiman.