Os cientistas descobriram que antes dos buracos negros colidirem e se fundirem com estrelas de nêutrons, esses remanescentes estelares extremos podem girar em torno uns dos outros em órbitas elípticas, em vez de circulares. A descoberta mostra outra forma como os buracos negros e as estrelas de neutrões orientam as leis da física e põe em causa suposições sobre a formação e evolução destes sistemas estelares binários híbridos.
Uma equipa de cientistas desafiou a suposição de que os buracos negros e as estrelas de neutrões se aproximam uns dos outros em órbitas circulares enquanto estudam as ondulações do espaço-tempo, ou ondas gravitacionais, produzidas por tais “fusões híbridas”. O sinal produzido por esta fusão, denominado GW200105, foi detectado pelos detectores de ondas gravitacionais Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) e Virgo. A fusão ocorreu a cerca de 910 milhões de anos-luz de distância, criando um buraco negro filho com uma massa cerca de 13 vezes a do Sol.
O artigo continua da seguinte forma
A chave para a descoberta da equipe foi um novo modelo de ondas gravitacionais desenvolvido no Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais da Universidade de Birmingham, que permitiu a Schmidt e colegas determinar a órbita do objeto original.
Isso envolve calcular o quanto a colisão de um buraco negro e uma estrela de nêutrons, que produz um sinal de onda gravitacional, oscila ou “precede”, antes de se fundir. Os cálculos mostram falta de precessão antes da fusão.
Isto marca a primeira medição destas características de uma “fusão híbrida” entre um buraco negro e uma estrela de neutrões, ambos remanescentes estelares produzidos quando estrelas massivas “morrem” e sofrem colapso gravitacional. Os resultados sugerem a influência de um terceiro objeto invisível no sistema.
Schmidt continuou: “A órbita revela tudo. A sua forma elíptica antes da fusão sugere que o sistema não evoluiu silenciosamente de forma isolada, mas quase certamente se formou através de interações gravitacionais com outras estrelas ou uma terceira companheira.”
Anteriormente, ao considerarem as órbitas circulares dos objetos originais para além desta fusão, os investigadores tinham subestimado a massa do buraco negro em cerca de 9 vezes a massa do Sol e a massa da estrela de neutrões em cerca de 2 vezes a massa do Sol.
“Esta é uma evidência convincente de que nem todos os pares estrela de neutrões-buraco negro têm a mesma origem,” disse o membro da equipa Gonzalo Moraes, da Universidade Autónoma de Madrid, em Espanha. “As órbitas excêntricas sugerem que o local de nascimento está num ambiente onde muitas estrelas interagem umas com as outras através da gravidade.”
Os resultados dos cientistas sugerem que a fusão de um buraco negro e de uma estrela de neutrões pode ocorrer de múltiplas maneiras, em vez de ter apenas um canal de formação principal.
Isto pode ajudar a explicar porque é que os astrónomos observam cada vez mais a diversidade de fusões binárias de remanescentes estelares. As descobertas da equipe foram publicadas na quarta-feira (11 de março) em Cartas de revistas astrofísicas.
