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Ciência e Saúde

Cientistas captam pela 1ª vez ondas de choque de buracos negros gigantes

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Os achados recentes foram obtidos por meio dos sinais de estrelas mortas, que são chamados de pulsares

BBC
Pallab Ghosh – Correspondente de Ciência da BBC News

Cientistas conseguiram captar ondas gravitacionais geradas a partir do choque de buracos negros supermassivos localizados no coração de galáxias distantes quando elas começaram a se fundir.

Esta pode ser a primeira evidência direta de buracos negros gigantes distorcendo o espaço e o tempo à medida que se aproximam uns dos outros.

Em teoria, esse processo permite o crescimento das galáxias. Agora, os astrônomos poderão conferir se isso acontece de fato.

Essas distorções de espaço e tempo acontecem o tempo todo, no Universo inteiro.

Um dos grupos por trás da recente descoberta é o Consórcio Europeu Pulsar Timing Array (EPTA), que é liderado pelo professor Michael Kramer, do Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bonn, na Alemanha.

Ele disse à BBC News que a descoberta tinha o potencial de mudar para sempre as ideias que os cientistas têm sobre o cosmos.

“Esses achados podem nos dizer se a teoria da gravidade formulada por Einstein está errada; podem nos dizer sobre o que realmente é a matéria escura e a energia escura, o material misterioso que compõe a maior parte do Universo; e podem nos dar uma janela para novas teorias da Física.”

Uma imagem real do buraco negro supermassivo no coração da nossa própria galáxia
EHT
Uma imagem real do buraco negro supermassivo no coração de nossa própria galáxia

Um estudo mais aprofundado sobre as observações iniciais pode fornecer novas informações sobre o papel que os buracos negros supermassivos desempenham na evolução de todas as galáxias.

A astrônoma Rebecca Bowler, da Universidade de Manchester, no Reino Unido, disse à BBC News que os pesquisadores acreditam na existência de buracos negros gigantescos no coração de todas as galáxias — e eles se desenvolveriam ao longo de bilhões de anos. Mas até agora todos esses conceitos são teóricos.

“Sabemos que buracos negros supermassivos existem, mas não entendemos como eles chegaram lá. Uma possibilidade é que buracos negros menores se fundem, mas há poucas evidências observacionais sobre isso”, contextualizou ela.

“Mas, com essas novas descobertas, pudemos observar essa fusão pela primeira vez. E isso nos mostrará diretamente como os buracos negros massivos se formam”, complementou

Os achados recentes foram obtidos por meio dos sinais de estrelas mortas, que são chamados de pulsares. Eles rotacionam e enviam rajadas de sinais de rádio em intervalos extremamente precisos.

Mas os pesquisadores, que incluem astrônomos do Telescópio Lovell em Cheshire e da Universidade de Birmingham, no Reino Unido, descobriram que esses sinais estão chegando à Terra um pouco mais rápido ou mais devagar do que deveriam.

Eles dizem que essa distorção do tempo é consistente com o esperado de ondas gravitacionais criadas a partir da fusão de buracos negros supermassivos em todo o Universo.

O gigante Telescópio Lovell
ROBERT BROOK/SCIENCE PHOTO LIBRARY
O gigante Telescópio Lovell da Inglaterra esteve entre os equipamentos utilizados para detectar as ondas gravitacionais

O astrofísico Stanislav Babak, do Laboratório APC do Centro Nacional de Pesquisa Científica, na França, afirmou que as ondas gravitacionais carregam informações sobre “alguns dos segredos mais bem guardados do Universo”.

As ondas gravitacionais recém-descobertas são diferentes das detectadas até então. As ondas observadas anteriormente são causadas por buracos negros muito menores, do tamanho de estrelas, que colidem uns com os outros.

O tipo descrito na pesquisa mais recente parece envolver buracos negros centenas de milhões de vezes maiores, que criam espirais uns sobre os outros à medida em que se aproximam.

Como ondas gravitacionais são medidas
BBC

A agitação gravitacional dessas ondas é tão potente que distorce o tempo e o espaço — um processo que pode perdurar por bilhões de anos até que os buracos negros supermassivos finalmente se fundam completamente.

As ondas gravitacionais que os cientistas descobriram anteriormente podem ser consideradas breves estrondos, enquanto as novas são semelhantes a um zumbido contínuo, que está ao nosso redor o tempo todo.

O próximo passo da pesquisa envolve fazer leituras e combinar observações. À medida que mais progressos são feitos nesse campo, outro objetivo dos especialistas é descobrir os pares de buracos negros supermassivos que são a fonte dessas ondas.

É possível que as ondas gravitacionais também possam ser causadas por outros fenômenos igualmente fascinantes, como os primeiros buracos negros já criados, ou estruturas exóticas chamadas cordas cósmicas. Em ambos os casos, eles poderiam ser considerados “sementes” a partir das quais o Universo cresceu.

Pulsares disparam rajadas de ondas de rádio em intervalos precisos
ARTUR PLAWGO / SCIENCE PHOTO LIBRARY
Na ilustração, é possível observar os pulsares disparando rajadas de ondas gravitacionais em intervalos precisos

O que são ondas gravitacionais?

A gravidade é uma força constante em nossa vida cotidiana. Se você soltar um copo, por exemplo, ele sempre vai cair e se espatifar no chão.

No espaço, porém, a gravidade não permanece a mesma. Ela pode mudar diante de algum evento súbito e catastrófico — como a colisão de buracos negros.

Um episódio desses é tão cataclísmico que espaço e tempo são distorcidos e ondulações são enviadas por todo o Universo — como acontece quando uma pedra é jogada em um lago.

No caso das ondas gravitacionais, tudo no Universo — as estrelas, os planetas e até nós mesmos — funcionam como a água do lago.

Tudo acaba espremido e esticado — e, depois, esmagado e achatado levemente à medida que as ondulações passam.

Assim como em um lago, as ondulações diminuem rapidamente e desaparecem.

O que causa as ondas gravitacionais
BBC

Ondas gravitacionais geradas a partir da fusão de buracos negros do tamanho de estrelas foram detectadas diretamente a partir de 2015.

À época, sistemas de laser muito sensíveis conseguiram medir as ondulações produzidas nos momentos finais antes da colisão.

Para o tipo de onda proveniente dos buracos negros supermassivos em espiral, a abordagem de analisar os pulsares é capaz de captar as ondulações produzidas nos bilhões de anos antes da união final entre as duas estrtuturas massivas.

Isso é semelhante ao que acontece quando há um fluxo contínuo de pedras jogadas num lago — elas formam ondas sem parar. E como as fusões estão acontecendo em todo o espaço, o sinal se parece a uma cacofonia.

A EPTA trabalhou em conjunto com um consórcio na Índia (InPTA) e publicou os resultados do estudo no periódico especializado Astronomy and Astrophysics.

Três outros grupos de pesquisa concorrentes da América do Norte (NANOGrav), da Austrália (PPTA) e da China (CPTA) publicaram avaliações semelhantes, o que provocou grande entusiasmo na comunidade de Física e Astronomia.

Os cientistas devem primeiro confirmar as observações iniciais. Nenhum dos grupos de pesquisa ainda possui dados que ultrapassem o padrão-ouro de erros de amostragem (que é de uma chance de erro em 1 milhão).

Chegar a esse limiar é necessário para ter uma prova conclusiva— embora combinados, os resultados atuais das várias equipes são certamente convincentes.

 


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