Os cientistas resolveram o mistério em torno da fusão de buracos negros mais massiva já detectada, revelando como dois buracos negros “impossíveis” se formaram, apesar de suposições de longa data de que estrelas desse tamanho não deveriam existir. A colisão, designada GW231123, envolveu dois buracos negros pesando cerca de 100 e 130 vezes a massa do nosso Sol – caindo dentro de uma “lacuna de massa” anteriormente considerada onde os buracos negros não deveriam existir.
O Impossível Problema do Buraco Negro
Durante décadas, os astrónomos acreditaram que estrelas suficientemente grandes para produzir buracos negros desta magnitude explodiriam violentamente em supernovas, não deixando nenhum remanescente capaz de colapsar num buraco negro. A descoberta do GW231123 desafiou esse entendimento, pois apresentava dois desses objetos “proibidos”, ambos girando em velocidades extremas. Isto levantou a questão: como poderiam estes buracos negros formar-se quando não deveriam?
O papel da rotação rápida e do magnetismo
A descoberta veio de simulações detalhadas que levaram em conta estrelas altamente magnetizadas e em rotação rápida. Os investigadores descobriram que, à medida que estas estrelas entram em colapso, fortes campos magnéticos dentro do núcleo criam fluxos poderosos, expelindo grande parte do material estelar antes que este possa cair no buraco negro em formação. Este processo reduz a massa final, empurrando-a para a lacuna de massa anteriormente inacessível.
“Mostrámos que se a estrela rodar rapidamente, forma um disco de acreção em torno do buraco negro recém-nascido. Fortes campos magnéticos gerados neste disco podem gerar fluxos poderosos que expelem parte do material estelar, impedindo-o de cair no buraco negro.” – Ore Gottlieb, Centro de Astrofísica Computacional
A simulação também relacionou a massa final e a rotação do buraco negro à força do seu campo magnético. Campos mais fortes ejetam mais material, resultando em um remanescente de menor massa e rotação mais lenta. Campos mais fracos permitem maior retenção de massa, criando buracos negros mais pesados e de rotação mais rápida. As propriedades inferidas do GW231123 alinham-se perfeitamente com este modelo, sugerindo que um buraco negro se formou numa estrela com magnetismo moderado, enquanto o outro veio de um campo mais fraco.
Implicações para a gravidade e a história cósmica
Esta descoberta tem implicações profundas. Eventos extremos como GW231123 levam a teoria da relatividade geral de Einstein aos seus limites, fornecendo um campo de testes para a teoria nos ambientes gravitacionais mais extremos. A capacidade de observar tais fusões através de ondas gravitacionais – ondulações no espaço-tempo – oferece uma janela única para o universo onde nem mesmo a luz consegue escapar.
Além disso, as novas descobertas sugerem que os buracos negros podem formar-se de forma mais eficiente do que se pensava anteriormente. Se este mecanismo fosse comum no Universo primitivo, poderia explicar como a primeira geração de estrelas e buracos negros semeou os buracos negros supermassivos encontrados hoje nos centros das galáxias.
O que vem a seguir?
O trabalho da equipa prevê que futuras detecções de ondas gravitacionais revelarão uma correlação clara entre a massa do buraco negro e a rotação. À medida que mais binários de buracos negros massivos forem descobertos, os cientistas testarão se esta relação se mantém verdadeira numa população maior. Se confirmado, poderá validar o novo caminho de formação e descobrir uma população oculta de buracos negros massivos e em rápida rotação. A colisão de GW231123 pode ser apenas o primeiro sinal de uma nova era na investigação de buracos negros.
