Buracos negros gémeos do ligo podem ter nascido de uma única estrela

No dia 14 de setembro de 2015, o LIGO detetou ondas gravitacionais da fusão de dois buracos negros, vistos aqui nesta impressão de artista. O Telescópio Espacial Fermi detetou uma explosão de raios-gama 0,4 segundos mais tarde. Uma nova investigação sugere que a explosão ocorreu porque os dois buracos negros foram o resultado de uma única estrela massiva. Crédito: Swinburne Astronomy Productions

No dia 14 de setembro de 2015, o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) detetou ondas gravitacionais da fusão de dois buracos negros com 29 e 36 vezes a massa do Sol. Espera-se que tal evento seja escuro, mas o Telescópio Espacial Fermi detetou uma explosão de raios-gama apenas uma fração de segundo depois do sinal do LIGO. Uma nova pesquisa sugere que os dois buracos negros podem ser o resultado de uma única estrela massiva cuja morte gerou a explosão de raios-gama. É o equivalente cósmico de uma mãe grávida de gémeos," afirma o astrofísico Avi Loeb do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica.

Normalmente, quando uma estrela gigante chega ao fim da vida, o seu núcleo colapsa num único buraco negro. Mas se a estrela girar muito depressa, o seu núcleo pode ser esticado para uma forma parecida com um haltere e fragmentar-se em dois bocados, cada um formando o seu próprio buraco negro. Uma estrela muito massiva, conforme é aqui necessário, forma-se muitas vezes da fusão de duas estrelas mais pequenas. E uma vez que as estrelas teriam que ter um período de translação (uma em torno da outra) cada vez mais pequeno à medida que espiralavam em conjunto, seria de esperar que a estrela resultante girasse também muito rapidamente.

Depois da formação do par de buracos negros, o invólucro exterior da estrela dirigiu-se rapidamente na sua direção. A fim de poder alimentar tanto o evento de onda gravitacional como a explosão de raios-gama, os buracos negros gémeos devem ter nascido muito próximos um do outro, com uma separação inicial na ordem do tamanho da Terra, e fundiram-se em poucos minutos. O buraco negro singular e recém-formado, daí resultante, alimentou-se de seguida da matéria em queda, consumindo o equivalente a uma massa solar cada segundo e sustentando jatos de matéria que foram expelidos para fora e que produziram a explosão.

O Fermi detetou a explosão apenas 0,4 segundos depois do LIGO ter detetado as ondas gravitacionais, e a partir da mesma área geral do céu. No entanto, o satélite europeu de raios-gama INTEGRAL não confirmou o sinal. Mesmo que a deteção do Fermi seja falso alarme, os eventos futuros do LIGO devem ser monitorizados para acompanhar radiação, independentemente se forem originários da fusão de buracos negros," explica Loeb.

Se forem detetadas mais explosões raios-gama a partir de eventos de ondas gravitacionais, estas poderão proporcionar um novo método promissor de medir distâncias cósmicas e a expansão do Universo. Ao avistar o brilho de uma explosão de raios-gama e medir o seu desvio para o vermelho e comparando-o, de seguida, com a medição independente da distância pelo LIGO, os astrónomos podem restringir com precisão os parâmetros cosmológicos. "Os buracos negros astrofísicos são muito mais simples do que outros indicadores de distância, como as supernovas, uma vez que são totalmente definidos apenas pela sua massa e rotação," comenta Loeb.

"Este é um artigo científico com uma agenda, estimular trabalhos vigorosos de acompanhamento, no período crucial após a descoberta inicial do LIGO, onde o desafio é compreender todas as suas implicações. Se a história nos serve de guia, a abordagem múltipla defendida por Loeb, usando tanto ondas gravitacionais como radiação eletromagnética, promete mais uma vez uma visão profunda sobre a natureza física da notável fonte do LIGO," afirma Volker Bromm da Universidade do Texas em Austin, comentando de forma independente.   A pesquisa foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal Letters e está disponível online.
Fonte: Astronomia Online

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