Os astrônomos nunca detectaram a fusão de buracos negros supermassivos. Isso pode estar prestes a mudar

A astronomia de ondas gravitacionais atualmente só pode detectar eventos rápidos poderosos, como a fusão de estrelas de nêutrons ou buracos negros de massa estelar. 

Temos sido muito bem-sucedidos em detectar as fusões de buracos negros de massa estelar, mas um objetivo de longo prazo é detectar as fusões de buracos negros supermassivos.

Simulação da fusão de buracos negros supermassivos. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA/Scott Noble

Enquanto os buracos negros de massa estelar podem ter dezenas de massas solares em tamanho, os buracos negros supermassivos podem ter milhões ou bilhões de massas solares. Isso significa que o prazo para uma fusão de buracos negros supermassivos não é de segundos, mas de anos ou décadas. Em vez de um chilrear rápido de ondas gravitacionais, observamos com fusões de massa estelar, o chilrear de uma fusão supermassiva é muito lento para observatórios como o LIGO observarem diretamente. 

Mesmo o planejado telescópio de ondas gravitacionais LISA baseado no espaço não seria grande o suficiente para ver um. Os comprimentos de onda gravitacionais seriam muito longos.

Mas um novo artigo publicado pelo projeto NANOGrav mostra como podemos observar as fusões de buracos negros supermassivos. Em vez de propor um observatório gigante de ondas gravitacionais, o NANOGrav tem estudado os pulsos de rádio de pulsares de milissegundos. Esses pulsares giram tão rapidamente que emitem um pulso de luz de rádio quase mil vezes por segundo. Seus pulsos são tão regulares que podem ser usados como relógios cósmicos.

Por mais de uma década, o NANOGrav observou os pulsos de pulsares de 45 milissegundos, procurando pequenas mudanças em seus tempos. A ideia é que, à medida que as ondas gravitacionais de comprimento de onda longo passarem pelo espaço, elas mudarão ligeiramente os pulsares, o que mudaria o tempo dos pulsos que observamos. Ao observar as mudanças estatísticas gerais de muitos pulsares, podemos detectar o efeito em grande escala das ondas gravitacionais da fusão de buracos negros supermassivos.

Não está isenta de desafios. Um dos motivos é por causa do que é conhecido como ruído vermelho. Embora os pulsares de milissegundos tenham pulsos de rádio muito regulares, há um pouco de variação neles. Estrelas de nêutrons podem ter dinâmicas interiores ou mudanças térmicas que alteram a taxa de pulso. Essas mudanças são comuns entre os pulsares, o que significa que quando você observa muitos deles, o "ruído vermelho" de fundo pode parecer um deslocamento de onda gravitacional.

Neste estudo, a equipe analisa como os efeitos das ondas gravitacionais podem se parecer com o ruído vermelho à primeira vista, e como podemos ser capazes de distinguir o ruído vermelho das ondas gravitacionais reais. O estudo ainda não encontrou nenhum pulso de onda gravitacional, mas coloca algumas restrições superiores nas observações de ondas gravitacionais. Eles são capazes de mostrar que não houve nenhuma fusão de buraco negro de bilhões de massa solar dentro de 300 milhões de anos-luz.

Com mais observações, essa restrição será mais rígida, o que significa que eles poderão observar fusões de buracos negros de milhões de massas solares nessa faixa, ou bilhões de massas solares a distâncias maiores. Portanto, é apenas uma questão de tempo até que eles observem uma fusão em escala galáctica e expandam a astronomia de ondas gravitacionais para fora do ruído vermelho.

Fonte: universetoday.com