Novas observações gravitacionais revelam buracos negros de todos os tamanhos e feitios

Entre as mais recentes “entradas” no catálogo oficial das ondas gravitacionais está um sistema binário que conjuga um buraco negro ou com uma estrela de neutrões compacta ou um outro buraco negro de baixa massa.

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A colaboração LIGO-Virgo-KAGRA acaba de acrescentar 35 novos eventos de ondas gravitacionais ao seu catálogo. As observações, feitas entre novembro de 2019 e março de 2020, elevam para 90 o número total de eventos registados desde o início da parceria, em 2015.

Dos 35 novos eventos relatados agora, 32 são provavelmente fusões envolvendo pares de buracos negros. Os buracos negros têm uma variedade de tamanhos, com a maior massa sendo cerca de 90 vezes a massa do Sol. Vários dos buracos negros resultantes que se formaram a partir dessas fusões excedem 100 vezes a massa do nosso Sol e são classificados como buracos negros de massa intermediária.

Outros dois eventos conjugam uma estrelas de neutrões e um buraco negro e um terceiro evento contém um buraco negro associado ou a uma estrela de neutrões pesada ou a um buraco negro de baixa massa.

Este tipo de buraco negro tem sido há muito tempo teorizado por astrofísicos. As observações mais recentes da parceria LIGO-Virgo-KAGRA confirmam que esta nova classe de buracos negros é mais comum no universo do que se pensava anteriormente.

tek Catalogo LIGO Gravitacional Wave Merger Detections créditos: LIGO-Virgo-Karga

Dessas raras fusões de estrelas de neutrões e buracos negros, um evento parece mostrar um buraco negro massivo - cerca de 33 vezes a massa do Sol - com uma estrela de neutrões de massa muito baixa - cerca de 1,17 vezes a massa do Sol. Esta é uma das estrelas de neutrões de menor massa já detetada, usando observações por ondas gravitacionais ou eletromagnéticas.

As massas dos buracos negros e das estrelas de neutrões são pistas importantes de como as estrelas massivas vivem as suas vidas e morrem em explosões de supernova, referem os investigadores em comunicado.

Um dos eventos registados surgiu da fusão entre dois objetos em que um era quase de certeza um buraco negro (com uma massa em torno de 24 vezes a massa do Sol), mas o outro era um buraco negro muito leve ou uma estrela de neutrões muito pesada, com cerca de 2,8 vezes a massa do Sol. O mais provável é que seja um buraco negro, mas não há certeza absoluta.

Um evento ambíguo semelhante foi descoberto em agosto de 2019. A massa do objeto mais leve é intrigante, pois espera-se que a maior massa que uma estrela de neutrões possa ter antes colapsar para formar um buraco negro seja cerca de 2,5 vezes a massa do Sol. No entanto, nenhum buraco negro foi descoberto com observações eletromagnéticas com massas abaixo de cerca de cinco massas solares.

Isso levou os investigadores a teorizarem que as estrelas não colapsam para fazer buracos negros nesta faixa. Os resultados das novas observações indicam que essas teorias podem precisar de ser revistas.