Dez anos após a primeira deteção de ondas gravitacionais provenientes de dois buracos negros em fusão, a colaboração LIGO-Virgo-KAGRA, que inclui o astrónomo Maximilian Issi da Universidade de Columbia, capturou um evento notavelmente semelhante com muito maior detalhe. Aumentar a sensibilidade do detector permitiu à equipe observar esta última colisão quase quatro vezes mais claramente do que a descoberta original. Com esta visão melhorada, os investigadores foram capazes de testar duas previsões principais: que os buracos negros em fusão nunca diminuem em tamanho global, como propôs Stephen Hawking, e que os buracos negros perturbados vibram de uma forma que se assemelha ao toque de um sino, comportamento esperado da teoria geral da relatividade de Albert Einstein.
“Este sinal claro e sem precedentes de fusão de buracos negros, conhecido como GW250114, testa algumas das nossas suposições mais importantes sobre buracos negros e ondas gravitacionais”, disse Issey.
A previsão de Hawking revisitada
Em 1971, Stephen Hawking sugeriu que o horizonte de eventos de um buraco negro, a sua fronteira exterior para além da qual nem a luz nem a matéria podem escapar, não pode ser encurtado.
Em 2021, Ishii e os seus colegas usaram dados do LIGO para estudar as ondas gravitacionais emitidas durante as fusões de buracos negros e forneceram uma das primeiras confirmações observacionais da ideia de Hawking. Na época, o The New York Times observou que se a confirmação tivesse ocorrido enquanto Hawking ainda estava vivo, poderia tê-lo ajudado a ganhar o Prêmio Nobel.
A maior precisão reforça a teoria
O sinal recentemente analisado confirma descobertas anteriores com muito maior precisão. Isto mostra que a área de superfície do buraco negro final mesclado é sempre pelo menos tão grande quanto as áreas combinadas dos dois buracos negros originais. Este nível de precisão foi possível porque o estudo se baseou em dados de detectores LIGO localizados no estado de Washington e na Louisiana.
Os pesquisadores também conseguiram separar e estudar as ondas gravitacionais que ocorreram após a fusão. Ao estudar a intensidade e a duração destas ondas após a colisão, descobriram novas informações sobre o tamanho e as características internas do buraco negro recém-formado. (O processo funciona da mesma maneira que a análise da altura de um som produzido por um instrumento oco pode indicar o tamanho e a forma do instrumento e do objeto que o atingiu.)
A evidência mais importante da existência do buraco negro de Kerr
Os seus resultados mostraram que o buraco negro final corresponde às expectativas de um “buraco negro de Kerr”. Na década de 1960, o matemático Roy Kerr resolveu as equações de Einstein para descrever a estrutura exata de um buraco negro em rotação. Os físicos geralmente esperam que todos os buracos negros se comportem de acordo com esta solução, mas tem sido extremamente difícil obter evidências diretas. Ao analisar as vibrações do buraco negro fundido neste sinal particularmente claro, Issy e a equipa do LIGO produziram a evidência mais convincente de que os verdadeiros buracos negros seguem o modelo de Kerr.
“Durante a próxima década, os detectores de ondas gravitacionais como o LIGO continuarão a melhorar, dando-nos uma imagem mais clara dos buracos negros e dos seus mistérios”, disse Issey, “mal posso esperar para ver o que aprendemos.”
