Ondas gravitacionais revelam a fusão de buracos negros mais massiva já detectada, acima dos limites dos modelos atuais!

“Buracos negros tão massivos assim não entram nas previsões dos modelos padrão de evolução estelar.”

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Por Robert Lea

Traduzido por Marco Centurion

Dois buracos negros em rota de colisão (Crédito da imagem: Robert Lea. Criado com Canva)

Cientistas detectaram a fusão mais massiva de buracos negros já registrada. Essa poderosa colisão, “ouvida” como oscilações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais, envolve buracos negros tão grandes que pode desafiar os modelos atuais do universo.

A fusão foi detectada pela rede de detectores de ondas gravitacionais LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) em 23 de novembro de 2023, durante a quarta campanha de observação desses três sensíveis interferômetros a laser localizados nos EUA, Itália e Japão.

O evento de fusão, que fez o espaço-tempo “ressoar” com esse sinal de onda gravitacional, foi denominado como GW231123 e envolveu buracos negros progenitores com massas de 100 e 140 vezes a do Sol. Quando esses dois se fundiram, criaram um buraco negro “filho” com 225 vezes a massa do nosso Sol, sendo que a massa remanescente foi convertida em energia, impulsionando ondas gravitacionais que se espalharam a partir do violento evento.

Antes do GW231123, o buraco negro mais massivo criado em uma fusão e detectado por ondas gravitacionais tinha uma massa de 140 vezes a do Sol. Esse foi registrado em 2021 como o sinal GW190521.

“Este é o sistema binário de buracos negros mais massivo que já observamos por meio de ondas gravitacionais, e ele representa um verdadeiro desafio para o nosso entendimento da formação de buracos negros. Buracos negros tão massivos são proibidos pelos modelos padrão de evolução estelar. Uma possibilidade é que os dois buracos negros desse sistema binário tenham se formado por fusões anteriores de buracos negros menores.”

disse em um comunicado Mark Hannam, pesquisador da colaboração LVK e da Universidade de Cardiff.

As massas monstruosas desses buracos negros não são as únicas coisas que tornam GW231123 tão interessante. O sinal também parece indicar que, antes da fusão, pelo menos um dos buracos negros progenitores estava rodopiando muito rapidamente, talvez beirando o quanto as leis da física permitem.

“Os buracos negros parecem estar girando muito rapidamente, próximos ao limite permitido pela teoria da relatividade geral de Einstein. Isso torna o sinal difícil de modelar e interpretar. É um excelente estudo de caso para impulsionar o desenvolvimento de nossas ferramentas teóricas.”

disse Charlie Hoy, membro da LVK e pesquisador da Universidade de Portsmouth.

Mais um recorde para o LVK

O Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser (LIGO) não é estranho a fazer história e quebrar recordes. Em 2015, seus detectores gêmeos, localizados em Livingston, Louisiana, e Hanford, Washington, fizeram a primeira detecção de ondas gravitacionais da história. Essa detecção ocorreu exatamente um século depois de Einstein ter previsto a existência de ondas gravitacionais em sua teoria da gravidade de 1915, a relatividade geral.

O sinal, que ficou conhecido como GW150914, foi resultado da fusão de buracos negros que criou um buraco negro filho com uma massa cerca de 62 vezes a do Sol.

Concepção artística que mostra a criação de ondas gravitacionais a partir de dois buracos negros orbitando um ao outro como ondulações no espaço-tempo. (Crédito da imagem: NASA)

Desde 2015, o LIGO foi sincronizado com os detectores de ondas gravitacionais Virgo e o Detector de Ondas Gravitacionais Kamioka (KAGRA). Essa colaboração resultante já detectou mais de 300 fusões de buracos negros.

Mais de 200 dessas detecções ocorreram durante a quarta campanha de operação desses instrumentos. Por mais impressionante que isso seja, a alta massa e a rotação rápida dos buracos negros que colidiram para criar GW231123 elevaram os limites da tecnologia de detecção de ondas gravitacionais e talvez também os limites dos modelos teóricos atuais.

“Este evento leva nossa instrumentação e nossas capacidades de análise de dados ao limite do que é atualmente possível. É um exemplo poderoso de quanto podemos aprender com a astronomia de ondas gravitacionais, e de quanto ainda há para descobrir.”

disse Sophie Bini, membro da LVK e pesquisadora do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech).

Desvendar completamente os segredos desse sinal e de outros que a LVK detectou até o final de sua quarta campanha de operação, em janeiro de 2024, exigirá o refinamento dos métodos de análise e interpretação.

“Levará anos para a comunidade decifrar completamente esse padrão de sinal intrincado e todas as suas implicações. Apesar de a explicação mais provável continuar sendo uma fusão de buracos negros, cenários mais complexos podem ser a chave para decifrar suas características inesperadas."

disse Gregorio Carullo, membro da equipe LVK e pesquisador da Universidade de Birmingham.

“Tempos emocionantes pela frente!”

GW231123 foi apresentado na 24ª Conferência Internacional sobre Relatividade Geral e Gravitação (GR24) e na 16ª Conferência Edoardo Amaldi sobre Ondas Gravitacionais, em Glasgow, Escócia, na segunda-feira (14 de julho).

Artigo encontrado no site da agência de divulgação científica estadunidense Space.com  (originalmente publicado em 14/07/2025)

Link para acesso ao original: https://www.space.com/astronomy/black-holes/gravitational-waves-reveal-most-massive-black-hole-merger-ever-detected-one-forbidden-by-current-models