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Estranha fusão de buracos negros descoberta em 2019 ganha nova explicação

O evento de fusão de dois buracos negros, conhecido como GW190521 e detectado em 2019, pode ter sido interpretado erroneamente. Um novo estudo sugere que, em vez de um impacto entre objetos binários, os buracos negros se encontraram meio que “por acaso”.

A colisão foi descoberta por meio da detecção de ondas gravitacionais — a mais intensa e estranha já observada. Os dados mostraram que os buracos negros provavelmente tinham cerca de 85 e 66 massas solares, formando um novo buraco negro de 142 massas solares.

Com as análises das ondas gravitacionais, os cientistas concluíram, na época, que os objetos deviam habitar um aglomerado estelar e compartilhavam a mesma órbita, possivelmente sendo um sistema binário desde a formação das estrelas progenitoras.

Simulação da colisão entre os dois buracos negros e as ondas gravitacionais detectadas pelo Virgo (Imagem: Reprodução/Raúl Rubio/Virgo Valencia Group/The Virgo Collaboration)
Simulação da colisão entre os dois buracos negros e as ondas gravitacionais detectadas pelo Virgo (Imagem: Reprodução/Raúl Rubio/Virgo Valencia Group/The Virgo Collaboration)

Isso significa que, antes dos buracos negros “nascerem”, eles eram duas estrelas massivas formadas dentro de um aglomerado estelar e orbitavam entre si. Após colapsaram em buracos negros, permaneceram como sistema binário, espiralando entre si em uma rota de colisão iminente.

Mas algumas coisas não faziam muito sentido. Por exemplo, um buraco negro de 85 massas solares não poderia ter surgido diretamente do colapso de uma única estrela — elas não podem se tornar tão massivas. Além disso, o sinal de onda gravitacional foi estranhamente breve: durou menos de um décimo de segundo.

Isso levou a novas hipóteses, como um tipo de "bilhar cósmico" ou, ainda, uma colisão entre duas estrelas de uma classe bem estranha. Agora, um novo estudo sugere uma história diferente para estes buracos negros. Após tentar reproduzir o sinal de 2019 simulando a colisão com ajustes de trajetória, rotação e massa, eles concluíram que eles não nasceram como um sistema binário.

De acordo com o astrônomo Matteo Breschi, da Universidade de Jena e coautor do estudo, os objetos eram independentes e percorriam o espaço em órbita altamente excêntrica (elíptica). Ao se aproximarem, ficaram gravitacionalmente “presos” até formar uma órbita espiral e, por fim, se chocarem.

Esse cenário é mais provável acontecer em um aglomerado estelar de alta densidade, já que em ambientes assim esse tipo de encontro é mais comum de acontecer. A equipe também conclui que os buracos negros tinham, na verdade, 81 e 52 massas solares.

A nova medição de massa para o buraco negro maior ainda é alta demais para os modelos teóricos. Contudo, se esses objetos estavam em um aglomerado denso, é provável que ele tenha evoluído de massas menores por meio de colisões com outros objetos, como estrelas pequenas.

O estudo foi publicado na Nature Astronomy.

Fonte: Canaltech

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