Astrônomos detectam pela 1ª vez colisões de buracos negros com estrelas de nêutrons

Graças às ondas gravitacionais geradas há cerca de um bilhão de anos, cientistas na Terra conseguiram detectar em janeiro de 2020 dois buracos negros que se fundiram com estrelas de nêutrons que os circundavam.

A descoberta foi realizada por uma equipe internacional de astrofísicos durante 10 dias e corresponde à primeira detecção de um buraco negro se fundindo com uma estrela de nêutrons. Com isso, os pesquisadores poderão entender as origens desses raros sistemas binários e com que frequência eles se fundem.

O estudo o raro fenômeno foi publicado nesta terça (29/6) no periódico científico Astrophysical Journal Letters.

“As ondas gravitacionais nos permitiram detectar colisões de pares de buracos negros e estrelas de nêutrons e essa fusão era a peça que faltava na imagem familiar das fusões de objetos ultradensos”, afirma a pesquisadora Chase Kimball, da Universidade de Northwestern, nos EUA, coautora do estudo, citada pelo site de notícias científicas Phys.org.

Abaixo, uma simulação da colisão entre a estrela de nêutrons e o buraco negro:

Dois eventos em dez dias

A equipe de astrofísicos observou os dois eventos de ondas gravitacionais – denominados GW200105 e GW200115 – entre 5 e 15 de janeiro de 2020, usando os observatórios de ondas gravitacionais LIGO, nos EUA, e Virgo, na Itália.

“Após a descoberta tentadora de uma fusão de buraco negro com um objeto misterioso, que pode ser a estrela de nêutrons mais massiva conhecida, é emocionante também a detecção de fusões mistas claramente identificadas, conforme previsto por nosso modelos teóricos há décadas”, comenta Vicky Kalogera, coautora do estudo, também citada pelo Phys.org.

Tanto LIGO quanto Virgo foram capazes de detectar o evento GW200115, que resultou da fusão de um buraco negro seis vezes mais denso que nosso Sol com uma estrela de nêutrons de 1,5 vezes a massa solar. O fenômeno ocorreu há cerca de um bilhão de anos.

Apenas 10 dias antes, o LIGO detectou um sinal forte do GW200105. Apesar de Virgo também estar observando, o sinal estava muito baixo para que pudesse ajudar na detecção. Analisando as ondas gravitacionais, os astrônomos inferiram que o sinal foi resultado de um buraco negro nove vezes maior que o Sol colidindo com um objeto compacto 1,9 vezes maior que a massa solar – os especialistas concluíram que se tratava de uma estrela de nêutrons. Essa fusão aconteceu há cerca de 900 milhões de anos.

Embora não esteja claro onde esses sistemas binários se formam, os astrônomos identificaram três origens cósmicas prováveis: sistemas binários de estrelas; ambientes estelares densos, incluindo jovens aglomerados de estrelas/ e os centros das galáxias.

Agora, como mostra o Phys.org, a equipe está preparando os observatórios de ondas gravitacionais para uma nova rodada corrida de detecção, que começará no verão (hemisfério norte) de 2022.