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O fenômeno denominado de precessão foi detectado pela primeira vez nas órbitas de buracos negros, confirmando o que Einstein tinha previsto em sua teoria da gravidade
Em um estudo publicado na revista Nature, um fenômeno inédito de torção de buracos negros foi observado, contrubuindo para confirmar a previsão do cientista Albert Einstein, que havia descrito o fenômeno em sua teoria da gravidade. O movimento de torção nas órbitas de dois buracos negros em colisão, nomeado de precessão, foi observado por pesquisadores da Universidade de Cardiff, no Reino Unido e revela a primeira observação do efeito em buracos negros, em que a torção é 10 bilhões de vezes mais rápida do que em observações anteriores.
O sistema binário de buracos negros foi encontrado através de ondas gravitacionais no início de 2020 nos detectores de ondas graviacionais Advanced LIGO e Virgo. Um dos buracos negros, 40 vezes maior que o nosso Sol, é provavelmente o buraco negro de rotação mais rápida encontrado através de ondas gravitacionais. E, ao contrário de todas as observações anteriores, o buraco negro girando rapidamente distorceu tanto o espaço e o tempo que toda a órbita do sistema binário oscilou para a frente e para trás.
“Sempre pensamos que os buracos negros binários podem fazer isso. Esperamos encontrar um exemplo desde as primeiras detecções de ondas gravitacionais. Tivemos que esperar cinco anos e mais de 80 detecções separadas, mas finalmente temos uma”, disse o professor do Gravity Exploration Institute da Universidade de Cardiff, Mark Hannam.
Um exemplo mais realista de precessão é a oscilação de um pião, que pode oscilar – ou fazer o movimento de precessão – uma vez a cada poucos segundos. Em contraste, a precessão na relatividade geral é geralmente um efeito tão fraco que se torna imperceptível. No exemplo mais rápido, medido anteriormente a partir de estrelas de nêutrons em órbita chamadas pulsares binários, levou mais de 75 anos para a órbita entrar em precessão. O binário do buraco negro neste estudo, coloquialmente conhecido como GW200129 (nomeado após a data em que foi observado, 29 de janeiro de 2020), faz o movimento de precessão várias vezes a cada segundo – um efeito 10 bilhões de vezes mais forte do que o medido anteriormente.
Segundo o pesquisador da Universidade de Cardiff, Jonathan Thompson, o efeito não é tão simples de identificar, já que as ondas gravitacionais são fracas e, para detectá-las, é necessário usar o “aparelho de medição mais sensível da história”. Por isso, eles precisaram realizar uma análise muito cuidadosa.
O projeto LIGO (sigla em inglês de Laser Interferometer Gravitacional-wave Observatory) foi o responsável pelas primeiras detecções diretas de ondas gravitacionais gerada pela colisão e fusão de dois buracos negros, e agora, do fenômeno de precessão (Imagem: LIGO).
As ondas gravitacionais foram previstas por Einstein em 1916. Elas foram detectadas diretamente pela primeira vez a partir da fusão de dois buracos negros pelos instrumentos Advanced LIGO em 2015, uma descoberta inovadora que levou ao Prêmio Nobel de 2017. A astronomia de ondas gravitacionais é agora um dos campos mais vibrantes da ciência, com uma rede de detectores Advanced LIGO, Virgo e KAGRA operando nos EUA, Europa e Japão. Até o momento, houve mais de 80 detecções, todas de fusão de buracos negros ou estrelas de nêutrons. “Até agora, a maioria dos buracos negros que encontramos com ondas gravitacionais tem girado bem devagar”, disse o dr. Charlie Hoy, pesquisador da Universidade de Cardiff durante este estudo, e agora na Universidade de Portsmouth (Reino Unido). “O maior buraco negro nesse binário, que era cerca de 40 vezes mais massivo que o Sol, estava girando quase tão rapidamente quanto fisicamente possível. Nossos modelos atuais de como os binários se formam sugerem que esse era extremamente raro, talvez um em mil eventos. Ou pode ser um sinal de que nossos modelos precisam mudar.”
A rede internacional de detectores de ondas gravitacionais está atualmente sendo atualizada e começará sua próxima busca no universo em 2023. Eles provavelmente encontrarão centenas de outros buracos negros colidindo e as novas observações dirão aos cientistas se o GW200129 foi uma rara exceção ou um sinal de que nosso universo é ainda mais estranho do que eles pensavam.
Colaboração: Jéssica de Moura Soares sobre a autora
Jéssica de Moura Soares é bacharel em Biotecnologia pela Universidade Federal do Ceará (UFC), Mestre e agora doutoranda em Bioquímica pela Universidade de São Paulo (USP). Se interessa por iniciativas onde a ciência ajuda a transformar o mundo em um lugar mais sustentável e igualitário. Entusiasta da divulgação científica, acredita que a ciência tem que ser de fácil acesso a todos.
Fontes e mais informações sobre o tema:
Matéria no site Revista Planeta, intitulada “Cientistas detectam exemplo mais extremo de ‘buraco negro oscilante’, publicada em 13/10/2022. https://www.revistaplaneta.com.br/cientistas-detectam-exemplo-mais-extremo-de-buraco-negro-oscilante
Matéria no site Tecmundo, intitulada “Torção de buracos negros é observada e confirma teoria de Einstein”, publicada em 19/10/2022. https://www.tecmundo.com.br/ciencia/252821-torcao-buracos-negros-observada-confirma-teoria-einstein.htm
