'Gigante invisível' descoberto escondido atrás de buraco negro duplo

DNVN - Ondas gravitacionais do evento GW190814 revelaram traços da existência de um buraco negro supermassivo escondido nas proximidades, abrindo uma nova perspectiva sobre como os buracos negros binários se formam.

Fusão de buraco negro binário perto de um buraco negro supermassivo. Fonte: SHAO

Buracos negros binários já são um dos fenômenos mais misteriosos do universo, mas cientistas do Observatório Astronômico de Xangai (SHAO) da Academia Chinesa de Ciências descobriram recentemente evidências de que eles podem não estar sozinhos. Alguns sistemas de buracos negros binários provavelmente são dominados por um misterioso "companheiro gigante" próximo.

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Wenbiao Han no SHAO relatou sinais de que o evento de fusão do buraco negro binário GW190814 provavelmente ocorreu sob a influência gravitacional de um terceiro objeto - possivelmente um buraco negro supermassivo.

Os resultados da pesquisa, publicados no Astrophysical Journal Letters, fornecem pistas importantes para decifrar a origem dos buracos negros binários.

Evento de onda gravitacional detectado pela colaboração LIGO-Virgo-KAGRA. Fonte: SHAO

Desde 2015, a colaboração LIGO-Virgo-KAGRA detectou mais de 100 eventos de ondas gravitacionais, originados principalmente de fusões de buracos negros binários. Embora tenham contribuído para a compreensão da astrofísica, seus mecanismos de formação e evolução ainda não estão totalmente esclarecidos.

Anteriormente, a equipe do Dr. Han propôs o modelo "b-EMRI", que descreve um cenário em que um buraco negro supermassivo "captura" um buraco negro binário, formando um sistema de três camadas. Nessa estrutura, o par de buracos negros binários orbita o buraco negro supermassivo e emite ondas gravitacionais em múltiplas bandas de frequência. O modelo foi incluído em um white paper da LISA e identificado como um importante alvo de pesquisa para os observatórios espaciais de ondas gravitacionais da China. Desde então, os cientistas têm buscado sinais de fusões de buracos negros binários próximos ao buraco negro supermassivo nos dados do LIGO-Virgo.

Ao analisar os dados do GW190814, os pesquisadores descobriram que os dois buracos negros em fusão tinham uma razão de massa de quase 10:1. De acordo com o coautor Dr. Shucheng Yang, esse desequilíbrio provavelmente sugere que o par já fez parte de um sistema triplo, com o buraco negro supermassivo os unindo por meio de interações gravitacionais. Outra hipótese é que eles se formaram dentro do disco de acreção de um núcleo galáctico ativo, onde a gravidade de objetos densos impulsionou a fusão.

Os cientistas acreditam que, se o buraco negro binário se fundir perto de um terceiro objeto denso, sua órbita ao redor desse objeto criará aceleração na linha de visão – ou seja, aceleração ao longo da linha de visão do observador. Essa aceleração altera a frequência das ondas gravitacionais por meio do efeito Doppler, deixando uma "impressão digital" no sinal.

Estimativas de parâmetros para GW190814, incluindo as massas dos dois buracos negros (*m*~1~ e *m*~2~), a separação de luminosidade (*d*~L~), a aceleração da linha de visada (*a*) e o índice de potência (*n*~I~). As linhas tracejadas indicam os valores medianos e os intervalos de confiança de 90%. Os diagramas de contorno mostram os intervalos de confiança de 50% e 90%. Fonte: SHAO

Para determinar isso, a equipe desenvolveu um modelo de ondas gravitacionais que incorpora aceleração de linha de visão e aplicou análise bayesiana a vários eventos com sinais fortes. Os resultados mostraram que, para GW190814, o modelo de aceleração de linha de visão superou a hipótese do buraco negro binário isolado.

Estima-se que essa aceleração seja de cerca de 0,002 c/s-1 (nível de confiança de 90%, onde c é a velocidade da luz), resultando em um fator de Bayes de 58:1 — forte evidência da existência de aceleração na linha de visão.

“Esta é a primeira evidência internacional da presença de um terceiro objeto denso em uma fusão de buracos negros binários”, disse o Dr. Han. “Esta descoberta indica que o buraco negro binário em GW190814 pode fazer parte de um sistema complexo, em vez de se formar de forma independente, abrindo novas perspectivas sobre o mecanismo de formação de buracos negros binários.”

No futuro, quando novas gerações de detectores de ondas gravitacionais, como o Telescópio Einstein, o Cosmic Explorer ou os dispositivos espaciais LISA, Taiji e TianQin, entrarem em operação, os cientistas esperam ser capazes de detectar pequenas mudanças nos sinais com alta precisão. Isso ajudará a decodificar mais eventos como o GW190814, aproximando-se da explicação da formação e evolução de buracos negros binários.

La Khe (de acordo com o SciTech Daily)

Fonte: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/phat-hien-nguoi-khong-lo-vo-hinh-an-minh-sau-ho-den-doi/20250901102834250