Antes dos buracos negros colidirem com estrelas de nêutrons e se fundirem, os cientistas descobriram que esses remanescentes estelares extremos podem orbitar uns aos outros em órbitas ovais em vez de circulares. A revelação demonstra outra forma como os buracos negros e as estrelas de neutrões impõem as leis da física e lança dúvidas sobre suposições sobre a formação e evolução destes sistemas binários mistos.
Um grupo de cientistas desafiou as suposições de que buracos negros e estrelas de nêutrons se aproximam em órbitas circulares quando estudaram as ondulações no espaço-tempo que emergem do “acoplamento misto”, como ondulações ou ondas gravitacionais. O sinal da fusão, denominado GW200105, foi detectado pelos detectores de ondas gravitacionais Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) e Virgo. A fusão ocorreu a cerca de 910 milhões de anos-luz de distância, resultando em um buraco negro com massa 13 vezes maior que a do Sol.
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A chave para a descoberta da equipe foi um novo modelo de ondas gravitacionais desenvolvido no Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais da Universidade de Birmingham, que permitiu a Schmidt e colegas determinar as órbitas de objetos progenitores.
Isto envolve calcular o quanto o buraco negro e a estrela de nêutrons em colisão oscilam, ou “avançam”, antes de sua fusão para produzir este sinal de onda gravitacional. Os cálculos revelaram uma falta de precursores antes da fusão.
Esta é a primeira vez que estas características foram medidas para o “acoplamento misto” entre um buraco negro e uma estrela de neutrões, ambos remanescentes estelares formados quando estrelas massivas “morrem” e sofrem colapso gravitacional. Os resultados apontam para a influência de um terceiro material não encontrado neste sistema.
“A órbita sai do jogo. A sua forma elíptica pouco antes da fusão sugere que o sistema não evoluiu silenciosamente de forma isolada, mas foi certamente moldado por interações gravitacionais com outras estrelas ou uma terceira companheira,” continuou Schmidt.
Anteriormente, quando uma órbita circular foi assumida para objetos progenitores além desta junção, os pesquisadores subestimaram a massa do buraco negro em 9 vezes a do Sol e da estrela de nêutrons com cerca de 2 massas solares.
“Esta é uma forte evidência de que nem todos os pares estrela de neutrões-buraco negro partilham a mesma origem,” disse o membro da equipa Gonzalo Moraz, da Universidade Autónoma de Madrid, em Espanha. “A órbita excêntrica sugere uma origem num ambiente onde muitas estrelas estão interagindo gravitacionalmente.”
Os resultados dos cientistas indicam que existem mais maneiras pelas quais as fusões entre buracos negros e estrelas de nêutrons podem ocorrer do que um canal de formação dominante.
Isto pode ajudar a explicar porque é que os astrónomos veem tanta diversidade na fusão de binários remanescentes interestelares. Os resultados do painel foram divulgados na quarta-feira (11 de março). Cartas de revistas astrofísicas.
