Os buracos negros estão entre os objetos mais fascinantes do universo, mas permanecem ilusórios porque são incrivelmente densos e sua gravidade é tão forte que nem mesmo a luz pode escapar de seu alcance. Para descobrir buracos negros escondidos no cosmos, os pesquisadores se voltaram para um campo emergente de pesquisa conhecido como astronomia de ondas gravitacionais.
Ondas gravitacionais são distorções, ou ondulações, no tecido do espaço e do tempo produzido pelo movimento de objetos maciços. Em 2015, os astrônomos detectaram o movimento das ondas gravitacionais pela primeira vez usando os telescópios do Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser da Terra (LIGO) na Louisiana e Washington. Nesse caso, as ondulações foram produzidas por uma violenta colisão de dois buracos negros maciços em co-órbita, conhecidos como binários de buracos negros.
Usando o LIGO e outras tecnologias de observação, um novo estudo tem como objetivo mostrar uma imagem mais completa dos buracos negros - especificamente aqueles pertencentes à categoria mais obscura conhecida como buraco negro de massa intermediária (IMBHs).
"Quando entrei para o LIGO, percebi que meus anos de simulação relativística geral de buracos negros podem ser trazidos para desenvolver uma nova caçada astrofísica de IMBHs", disse Karan Jani, astrofísico da Universidade Vanderbilt e principal autor do estudo, à Space. com
As IMBHs caem em algum lugar entre os supermassivos - pelo menos um milhão de vezes maiores que o nosso sol - e os buracos negros de massa estelar - menores, mas ainda de cinco a 50 vezes maiores que a massa do nosso sol.
"As IMBHs são muito especiais na década inaugural da astronomia de ondas gravitacionais. Entre todas as fontes astrofísicas conhecidas que emitem ondas gravitacionais, relatamos que tanto o LIGO quanto o LISA [Antena Espacial a Laser para Interferômetro] são mais sensíveis às fusões dos IMBHs", disse Jani. "Com esses dois experimentos, podemos pesquisar praticamente todos os binários da IMBH no universo".
No entanto, os astrônomos ainda não foram capazes de detectar diretamente esses buracos negros indescritíveis de tamanho médio, acrescentou Jani. Assim, sua abordagem é estudar as diferentes frequências de ondas gravitacionais emitidas por buracos negros para entender melhor a atividade da IMBH.
"Como uma orquestra sinfônica emite som através de uma variedade de frequências, as ondas gravitacionais emitidas por buracos negros ocorrem em diferentes frequências e horários", disse Jani em comunicado da Universidade Vanderbilt. "Algumas dessas frequências são de largura de banda extremamente alta, enquanto outras são de largura de banda baixa, e nosso objetivo na próxima era da astronomia de ondas gravitacionais é capturar observações multibanda de ambas as frequências para 'ouvir a música inteira', como era, quando se trata de buracos negros ".
Acredita-se que as IMBHs sejam as sementes das quais os buracos negros supermassivos crescem. Por exemplo, os buracos negros podem crescer devorando outros buracos negros. Na região de matéria infalável em torno de um buraco negro, também conhecido como disco de acreção, fortes forças gravitacionais puxam gás, estrelas, poeira e até outros buracos negros próximos. Qualquer material que se aproxime demais corre o risco de ser arrastado para além do horizonte de eventos - o ponto além do qual ele não pode escapar da atração gravitacional do buraco negro.
"Assim que uma IMBH prender outro buraco negro nas proximidades, haverá uma enxurrada de radiação gravitacional", disse Jani ao Space.com. "O LIGO pode captar essa radiação quando esses buracos negros colidem."
A missão proposta do LISA - liderada em conjunto pela Agência Espacial Européia e pela NASA - será capaz de detectar e medir com precisão ondas gravitacionais de baixa frequência, o que é um desafio para os detectores da Terra, devido ao movimento sísmico do nosso planeta ou mesmo vibrações de uma passagem. carro. Planejado para ser lançado em 2034, o LISA seria o primeiro detector de ondas gravitacionais baseado em espaço dedicado.
"Com a missão LISA, nosso estudo constata que a radiação das IMBHs pode ser registrada pelo menos alguns anos antes de sua fatídica colisão", disse Jani. "Essa radiação é literalmente o espaço-tempo que está sendo deformado fora do horizonte de eventos das IMBHs. Ao contrário de um sinal de rádio ou raio-X, a radiação gravitacional não perde informações, pois viaja bilhões de anos-luz antes de chegar até nós".
Portanto, combinando observações de detectores LIGO, que capturam ondas gravitacionais de alta frequência, e futuros detectores como a missão LISA, que medirá ondas gravitacionais de baixa frequência, os pesquisadores esperam preencher lacunas no entendimento atual dos buracos negros.
O estudo foi publicado em 18 de novembro na revista Nature Astronomy.
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