Buracos negros raros e colisões de estrelas de nêutrons avistadas duas vezes em 10 dias

 

Os pesquisadores previram que tais colisões ocorreriam, mas não sabiam com que frequência.

As observações podem significar que algumas idéias de como as estrelas e galáxias se formam podem precisar ser revisadas.

A professora Vivien Raymond, da Cardiff University, disse à BBC News que os resultados surpreendentes foram fantásticos.

"Temos que voltar à prancheta e reescrever nossas teorias", disse ele efusivamente.

"Aprendemos um pouco uma lição novamente. Quando presumimos algo, tendemos a ficar errados depois de um tempo. Portanto, temos que manter nossas mentes abertas e ver o que o Universo está nos dizendo."

Os buracos negros são objetos astronômicos que têm uma gravidade tão forte que nem mesmo a luz consegue escapar. Estrelas de nêutrons são estrelas mortas incrivelmente densas. Estima-se que uma colher de chá de material de uma estrela de nêutrons pesa cerca de quatro bilhões de toneladas.

Ambos os objetos são monstros cosmológicos, mas os buracos negros são consideravelmente mais massivos do que as estrelas de nêutrons.

Na primeira colisão, que foi detectada em 5 de janeiro de 2020, um buraco negro seis vezes e meia a massa do nosso Sol colidiu com uma estrela de nêutrons que tinha 1,5 vezes mais massa do que nossa estrela-mãe. Na segunda colisão, detectada apenas 10 dias depois, um buraco negro de 10 massas solares se fundiu com uma estrela de nêutrons de duas massas solares.

Quando objetos tão massivos como esses colidem, eles criam ondulações no tecido do espaço chamadas ondas gravitacionais. E são essas ondulações que os pesquisadores detectaram.

Os pesquisadores olharam para as observações anteriores com novos olhos e muitas delas provavelmente foram colisões incompatíveis semelhantes.

Os pesquisadores detectaram burarcos negros colidindo , bem como duas estrelas nêutrons mas esta é a primeira vez que eles detectaram uma estrela de nêutrons colidindo com um buraco negro.

Portanto, além de completar o conjunto, por que essa última colisão é importante?

É porque, de acordo com as teorias atuais e observações anteriores, estrelas de nêutrons tendem a ser encontradas com - e colidir com - outras estrelas de nêutrons. E o mesmo deve ser verdadeiro para os buracos negros.

Mas as duas colisões estrela-buraco negro de nêutrons, publicadas no Astrophysical Journal Letters, podem representar um desafio a essa ideia geral.

Em vez disso, pode inclinar-se para outro conjunto de teorias, que presumem que buracos negros e estrelas de nêutrons são de fato encontrados lado a lado. Essas teorias alternativas também implicam que estrelas e galáxias se formaram de maneiras diferentes da imagem pintada por visões padrão de como o cosmos se formou.

Por exemplo, ao longo de bilhões de anos, as estrelas produziram muitos dos blocos de construção a partir dos quais estruturas cósmicas maiores - como planetas e galáxias - são formadas. A produção dentro das estrelas dos chamados elementos pesados ​​- como ferro, carbono e oxigênio - está relacionada à proporção de buracos negros e estrelas de nêutrons no Universo.

A força com que as estrelas empurram o material dentro delas quando explodem também está relacionada à proporção de buracos negros e estrelas de nêutrons. Portanto, a nova descoberta sugere que as estrelas produzem menos elementos pesados ​​e os empurram para fora com menos força do que se pensava anteriormente, o que, por sua vez, tem implicações para as observações do universo real.

Nenhuma teoria existente pode explicar perfeitamente o que os astrônomos veem no céu noturno. Mas, de acordo com o Dr. Raymond, muitas das ideias podem ser ajustadas para se adequar melhor ao que sabemos.

A professora Sheila Rowan, da Universidade de Glasgow, disse à BBC News que as observações do tipo e frequência de colisões de buracos negros e estrelas de nêutrons nos últimos seis anos estão criando uma imagem cada vez mais detalhada da dinâmica dentro das galáxias.

"Tudo isso está nos dando uma imagem rica da evolução estelar. Esta última observação é outra novidade para nós em nossa compreensão do que está lá fora no Universo e como veio a ser do jeito que é", disse ela.

As colisões foram detectadas medindo ondas causadas por mudanças repentinas nas forças gravitacionais que ocorrem quando dois corpos celestes massivos colidem. Essas são ondulações na própria estrutura do espaço, exatamente como uma pedra atirada em um lago tranquilo.

Essas chamadas ondas gravitacionais viajam centenas de milhões de anos-luz pelo espaço e foram detectadas por detectores no estado de Washington e Louisiana nos Estados Unidos e pelo detector de Virgem no centro da Itália. Juntos, eles formam a colaboração do Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro de Luz Avançada (ALIGO).

Quando eles chegam até nós, as ondulações são minúsculas - menores que a largura de um átomo. Os próprios detectores estão entre os instrumentos mais sensíveis já construídos.

No futuro, a equipe espera detectar colisões estrela-buraco negro de nêutrons, que também são observadas por telescópios - tanto no espaço quanto no solo. Isso permitirá que os cientistas descubram mais sobre os materiais superpesados ​​de que as estrelas de nêutrons são feitas.

A colaboração do ALIGO compreende mais de 1.300 cientistas de 18 países e inclui pesquisadores de 11 universidades do Reino Unido.