Os cientistas descobriram que os buracos negros mais massivos do Universo podem ter-se formado nos ambientes estelares mais densos, conhecidos como aglomerados estelares globulares. É nestes aglomerados que as colisões violentas são comuns, sugerindo uma nova origem caótica para estes titãs cósmicos no nosso universo.
Cientistas identificam este potencial local de nascimento em massa buraco negro Ao estudar as ondulações no espaço e no tempo – unificadas em uma única entidade chamada espaço-tempo – também conhecida como ondas gravitacionais. Ouça o som das ondas” Terra Através do nosso detector de ondas gravitacionais altamente sensível, o Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (Guangda), CAGRA e VIRGEM. As ondas gravitacionais foram as primeiras Albert Einstein Já em 1915, como parte de sua teoria da gravidade, conhecida como relatividade geral. Eles são lançados quando eventos poderosos, como colisões e fusões de buracos negros, sacodem a estrutura do espaço-tempo.
A equipe por trás do estudo analisou 153 detecções de fusões de buracos negros incluídas no Catálogo de Transientes de Ondas Gravitacionais LIGO-Virgo-KAGRA (GWTC4) versão 4.0, com o objetivo de investigar se os buracos negros mais pesados foram formados por fusões repetidas de buracos negros sucessivamente maiores em ambientes estelares densos, em vez de diretamente a partir de buracos negros massivos. Estrela entrou em colapso.
“A astronomia das ondas gravitacionais está agora a fazer mais do que apenas calcular fusões de buracos negros”, disse Fabio Antonini, líder da equipa da Universidade de Cardiff, no Reino Unido, num comunicado. “Está a começar a revelar como e onde crescem os buracos negros, e o que nos diz sobre a vida e a morte de estrelas massivas. Isto é emocionante porque podemos usar esta informação para testar a nossa compreensão de como as estrelas e os enxames estelares evoluem no Universo.”
Preste atenção nas lacunas!
O estudo das ondas gravitacionais da equipe sobre as origens dos buracos negros mais massivos revelou duas populações distintas de buracos negros. Antonini e colegas descobriram uma população de buracos negros de menor massa que parecem nascer quando estrelas massivas morrem em explosões de supernovas e os seus núcleos sofrem colapso gravitacional. Eles também observaram um grupo de buracos negros girando de uma forma que sugeria que eles se formaram através de uma série de fusões em camadas entre buracos negros menores em um aglomerado denso.
A descoberta chocou até a equipe por trás do estudo.
“O que mais nos surpreendeu foi a clareza com que os buracos negros massivos se destacavam como um único grupo,” disse Isobel Romero-Shaw, membro da equipa, da Universidade de Cardiff. “Ao contrário dos sistemas de menor massa que analisámos, que normalmente rodam lentamente, os sistemas de maior massa tiveram rotações mais rápidas em direções aparentemente aleatórias. Esta é exatamente a origem que esperaríamos se os buracos negros se fundissem repetidamente em aglomerados estelares densos.”
A investigação da equipa fornece evidências de uma “lacuna de massa” teórica de longo prazo relacionada com a vida após a morte das estrelas. Mostra que as estrelas mais massivas não entram em colapso para formar buracos negros quando morrem, mas sim sofrem explosões de supernovas que as destroem completamente.
Isto, por sua vez, sugere que existe uma gama proibida de massas para buracos negros de massa estelar criados pelo colapso estelar, causado pelo facto de estrelas muito grandes serem destruídas antes da formação do buraco negro. A equipe acredita que essa faixa de massa proibida começa em 45 vezes a massa. sol. Os investigadores propõem que buracos negros com massas superiores a esta são formados através de fusões.
“No nosso estudo, encontrámos evidências da lacuna de massa de instabilidade há muito prevista, ou seja, a gama de massas em que as estrelas simplesmente não deixam buracos negros para trás. Detectores de ondas gravitacionais descobriram com sucesso buracos negros que parecem estar localizados nesta lacuna ou perto dela, e determinamos que a sua massa é de cerca de 45 massas solares,” explica Antonini. “Então, a questão chave agora é: será que estes buracos negros nos dizem que os nossos modelos de evolução estelar estão errados, ou que se formaram de outra forma?”
As descobertas da equipe também podem revelar mais sobre os estertores da morte das maiores estrelas e como os corpos estelares se comportam quando são espremidos em regiões milhões de vezes mais densas do que o quintal do nosso universo solar.
“Os maiores buracos negros na amostra atual parecem estar a dizer-nos sobre a dinâmica dos aglomerados, e não apenas sobre a evolução estelar,” disse Antonini. “Acima de cerca de 45 massas solares, a distribuição de spin muda de uma forma que é difícil de explicar apenas em binários estelares normais, mas pode ser explicada naturalmente se estes buracos negros tiverem experimentado fusões precoces em aglomerados estelares densos.”
Os resultados foram publicados na revista na quinta-feira (7 de maio). astronomia natural.
