Dez anos após a primeira detecção de ondas gravitacionais de dois buracos negros em fusão, a colaboração LIGO-Virgo-KAGRA envolvendo o astrônomo Maximiliano Isi da Universidade de Columbia capturou um evento muito semelhante, mas com muito mais detalhes. Os avanços na sensibilidade do detector permitiram que a equipe observasse esta última colisão quase quatro vezes mais nítida do que a descoberta original. Com esta visão melhorada, os investigadores conseguiram testar duas previsões principais: que o tamanho total dos buracos negros criados através de fusões nunca diminui, como proposto por Stephen Hawking, e que os buracos negros perturbados vibram de uma forma semelhante ao som de um sino, um comportamento esperado da teoria geral da relatividade de Albert Einstein.
“Este sinal claro e sem precedentes de uma fusão de buracos negros, conhecido como GW250114, testa algumas das nossas conjecturas mais importantes sobre buracos negros e ondas gravitacionais”, disse Isi.
Revisitando as previsões de Hawking
Em 1971, Stephen Hawking propôs que o horizonte de eventos de um buraco negro (a fronteira externa da qual nem a luz nem a matéria podem escapar) não diminui.
Em 2021, Isi e colegas usaram dados do LIGO para examinar as ondas gravitacionais emitidas durante as fusões de buracos negros e confirmaram pela primeira vez as ideias de Hawking através da observação. Na altura, o New York Times observou que se esta confirmação tivesse sido recebida enquanto Hawking ainda estava vivo, poderia tê-lo ajudado a ganhar o Prémio Nobel.
Maior precisão fortalece a teoria
Os sinais recentemente analisados reforçam descobertas anteriores com maior precisão. Afirma que a área de superfície do buraco negro final em fusão é sempre pelo menos tão grande quanto as áreas combinadas dos dois buracos negros originais. Essa precisão foi possível porque o estudo utilizou dados de dois detectores LIGO localizados no estado de Washington e na Louisiana.
Os pesquisadores também isolaram e examinaram com sucesso as ondas gravitacionais produzidas pela fusão. Ao estudar a intensidade e a duração destas ondas pós-colisão, obtiveram novos conhecimentos sobre o tamanho e as características internas dos buracos negros recém-formados. (Este processo funciona da mesma forma que a análise da altura do som produzido por um instrumento oco pode dizer o tamanho e a forma do instrumento e dos objetos que o atingem.)
A evidência mais forte até agora de um buraco negro de Kerr
Suas descobertas mostraram que o buraco negro resultante correspondia às expectativas de um “buraco negro de Kerr”. Na década de 1960, o matemático Roy Kerr resolveu as equações de Einstein para descrever a estrutura precisa de um buraco negro giratório. Os físicos geralmente esperam que todos os buracos negros se comportem de acordo com esta solução, mas obter provas diretas é extremamente difícil. Ao analisar as vibrações da fusão de buracos negros neste sinal particularmente claro, as equipas do Isi e do LIGO forneceram a evidência mais convincente de que os buracos negros reais seguem o modelo de Kerr.
“Durante a próxima década, os detectores de ondas gravitacionais como o LIGO continuarão a melhorar, dando-nos uma compreensão mais clara dos buracos negros e dos seus mistérios”, disse Isi. “Mal posso esperar para ver o que descobriremos.”
