Clarões que traem a presença de buracos negros binários

A detecção de buracos negros supermassivos em órbita um ao redor do outro poderá em breve passar do domínio teórico para o observacional, graças a um fenômeno óptico notável. Normalmente invisíveis, estes gigantes cósmicos poderiam se revelar através de surtos luminosos surpreendentes provenientes de estrelas localizadas atrás deles.

Impressão artística da luz de uma estrela (laranja) em segundo plano amplificada por um par de buracos negros supermassivos. Crédito: Max Planck Institute

Este mecanismo baseia-se na lente gravitacional, um efeito previsto por Einstein onde a gravidade de um objeto massivo curva o espaço-tempo e desvia a luz. Este efeito serve normalmente para observar galáxias distantes, mas com um sistema binário, ele ganha em intensidade.

Para um duo de buracos negros, a rotação em torno de um centro comum gera uma zona em forma de diamante, denominada curva cáustica, onde o efeito de lente é amplificado. Esta região varre o fundo espacial, e quando uma estrela se alinha por acaso nela, sua luz é brevemente, mas fortemente amplificada.

Estes alinhamentos produzem assim clarões luminosos periódicos, visíveis ao longo de vários anos, que seguem o período orbital dos buracos negros. Segundo os cientistas, esta assinatura é única e poderia permitir identificar tais duos, mesmo no coração de galáxias extremamente distantes onde as estrelas individuais permanecem muito fracas para serem percebidas.

Além disso, a órbita destes buracos negros não é fixa; ela reduz-se progressivamente porque dissipam energia sob a forma de ondas gravitacionais. Esta evolução modifica a curva cáustica, o que altera a frequência e a intensidade dos surtos luminosos, codificando assim dados sobre a massa dos objetos.

Observatórios de nova geração, como o Observatório Vera C. Rubin no Chile e o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman cujo lançamento está programado para 2027, possuirão a sensibilidade necessária para capturar estes eventos. A longo prazo, a missão LISA, um detector espacial de ondas gravitacionais, poderia colaborar com estes telescópios para realizar estudos ditos "multimensageiros".

Esta abordagem abre a possibilidade de observar sistemas binários bem antes da sua fusão final, combinando os sinais luminosos e gravitacionais. Os trabalhos que levaram a este avanço estão detalhados na revista Physical Review Letters.

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