Quantas estrelas eventualmente colidem como buracos negros? O Universo dá uma estimativa

Impressão de artista que mostra as colisões de dois buracos negros, parecidas àquelas detetadas pelos detetores de ondas gravitacionais LIGO e Virgo. Crédito: LIGO/Caltech/MIT/Universidade Estatal de Sonoma (Aurore Simonnet)

Desde o avanço na astronomia de ondas gravitacionais em 2015, que os cientistas foram capazes de detetar mais de uma dúzia de pares de buracos negros - conhecidos como buracos negros binários - graças às suas colisões. No entanto, os cientistas ainda debatem quantos destes buracos negros nascem a partir das estrelas e como são capazes de se aproximar o suficiente para uma colisão durante a vida útil do nosso Universo.

Agora, um novo e promissor estudo desenvolvido por um astrofísico da Universidade de Vanderbilt poderá dar-nos um método para encontrar o número de estrelas disponíveis na história do Universo que colidem como buracos negros binários.

A investigação, publicada na revista The Astrophysical Journal Letters, vai ajudar futuros cientistas a interpretar a população subjacente de estrelas e a testar as teorias de formação de todos os buracos negros em colisão ao longo da história cósmica.

"Até agora, os cientistas teorizaram a formação e a existência de pares de buracos negros no Universo, mas as origens dos seus antecessores, estrelas, ainda permanecem um mistério," disse Karan Jani, autor principal do estudo e astrofísico da Universidade de Vanderbilt. "Com este trabalho, fizemos um estudo forense sobre colisões de buracos negros usando as observações astrofísicas atualmente disponíveis. 

No processo, desenvolvemos uma restrição fundamental, ou estimativa, que nos diz mais sobre a fração de estrelas desde o início do Universo que estão destinadas a colidir como buracos negros."

Aproveitando a teoria da relatividade geral de Einstein, que nos diz como os buracos negros interagem e eventualmente colidem, Jani e o coautor Abraham Loeb, da Universidade de Harvard, usaram os eventos LIGO registados para fazer um inventário dos recursos temporais e espaciais do Universo a qualquer determinado ponto. 

Desenvolveram depois as restrições responsáveis por cada etapa do processo de um buraco negro binário: o número de estrelas disponíveis no Universo, o processo de cada estrela que transita para um buraco negro individual e a deteção da eventual colisão desses buracos negros - detetados centenas de milhões de anos mais tarde pelo LIGO como ondas gravitacionais emitidas pelo impacto.

"A partir das observações atuais, descobrimos que 14% de todas as estrelas massivas do Universo estão destinadas a colidir como buracos negros. É uma eficiência notável por parte da natureza," explicou Jani. "Estas restrições adicionais podem ajudar os cientistas a rastrear as histórias dos buracos negros, respondendo a perguntas antigas e, sem dúvida, criando cenários mais exóticos."

Fonte: Astronomia OnLine