Observações recentes de uma fusão entre um buraco negro e uma estrela de nêutrons derrubaram suposições sobre como esses eventos cósmicos extremos se desenrolam. Os cientistas que analisaram as ondas gravitacionais do evento, designado GW200105, descobriram que os dois remanescentes estelares espiralaram juntos numa órbita oval, em vez de circular antes de colidirem – uma descoberta que desafia os modelos existentes de formação e evolução de sistemas binários.
A descoberta e suas implicações
A fusão, detectada pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO) e Virgo a uma distância de aproximadamente 910 milhões de anos-luz, produziu um novo buraco negro com aproximadamente 13 vezes a massa do nosso Sol. Pesquisadores da Universidade de Birmingham desenvolveram um novo modelo de ondas gravitacionais para reconstruir as órbitas dos objetos em colisão. Esta análise revelou uma falta significativa de precessão — oscilação — nos momentos anteriores à fusão, indicando uma órbita excêntrica e elíptica.
Esta é a primeira vez que tais características orbitais foram medidas num sistema misto de buraco negro e estrela de nêutrons. As implicações são substanciais: estimativas anteriores das massas dos objetos progenitores eram provavelmente imprecisas, com análises anteriores sugerindo um buraco negro mais pequeno (cerca de 9 massas solares) e uma estrela de neutrões de massa inferior (cerca de 2 massas solares).
Influência de um terceiro corpo?
A órbita elíptica sugere que o sistema binário não foi formado isoladamente. Em vez disso, provavelmente interagiu gravitacionalmente com outras estrelas ou com um terceiro objeto companheiro. De acordo com Patricia Schmidt, membro da equipe da Universidade de Birmingham, “A órbita denuncia o jogo… Sua forma elíptica mostra que este sistema não evoluiu silenciosamente, mas foi quase certamente moldado por interações gravitacionais.”
Por que isso é importante
Estas descobertas destacam os ambientes complexos e caóticos onde se formam buracos negros e estrelas de nêutrons. Anteriormente, as órbitas circulares eram assumidas para tais sistemas, levando a subestimações das massas dos buracos negros. A descoberta de órbitas excêntricas sugere um local de nascimento comum em densos aglomerados estelares onde ocorrem interações gravitacionais frequentes. Como observa Gonzalo Morras, da Universidade Autônoma de Madrid, esta é “uma prova convincente de que nem todos os pares estrela de nêutrons-buraco negro compartilham a mesma origem”.
A observação sublinha as limitações dos modelos teóricos atuais e aponta para a necessidade de simulações refinadas que tenham em conta as interações multicorpos em ambientes astrofísicos extremos. Isto irá refinar a nossa compreensão de como estas fusões poderosas influenciam a evolução das galáxias e a distribuição de elementos pesados no Universo.
