Instituto Max Planck para animação de Física Gravitacional
Buracos negros, como diz a definição básica, são regiões do espaço-tempo tão deformadas pela massa concentrada que, além de seu “horizonte de eventos”, nada – nem mesmo a luz – pode escapar de sua gravidade. Podemos detectá-los de várias maneiras, incluindo detectar a radiação de alta energia emitida pela matéria à medida que ela entra nos buracos ou procurando como sua gravidade influencia o movimento de objetos próximos. Os físicos também podem detectar as ondas gravitacionais emitidas quando os buracos negros se fundem, distorcendo o próprio tecido do espaço-tempo, usando os chamados interferômetros como Virgo na Itália e LIGO nos EUA.
Alguns dos buracos negros que os físicos viram no universo parecem estar “acelerando”, viajando muito mais rápido do que o esperado com base em previsões teóricas.
Os cientistas propuseram que esses buracos negros em movimento rápido podem ter ganhado sua energia como resultado de eventos de fusão anteriores.
De acordo com a teoria, os buracos negros fundidos podem receber um chute se as ondas gravitacionais liberadas durante a colisão forem emitidas predominantemente em uma direção – o que pode ocorrer se os dois buracos negros originais tiverem massas ou rotações muito desiguais.
Para conservar o momento, o buraco negro combinado recua na outra direção. Até agora, no entanto, os físicos não tinham evidências para apoiar essa teoria.
Fusões entre buracos negros podem dar um chute nos objetos massivos – e ejetá-los para fora de sua galáxia
Buracos negros são regiões do espaço-tempo deformadas por massa concentrada
Espera-se que ocorram kicks particularmente grandes quando o plano orbital da fusão sofre precessão – uma mudança na orientação de um eixo rotacional – o que deve deixar uma modulação de amplitude detectável no sinal da onda gravitacional.
Em seu estudo, o físico Dr. Vijay Varma, do Instituto Max Planck de Física Gravitacional em Potsdam, Alemanha, e seus colegas analisaram um evento de fusão de buraco negro que recebeu o nome emocionante de “GW200129”.
Esta é a primeira evidência de uma fusão de buraco negro que foi registrada com uma forte e inequívoca assinatura de precessão em seu sinal de onda gravitacional.
Os pesquisadores compararam os sinais de GW200129 registrados pelos detectores LIGO-Virgo com previsões baseadas em simulações de relatividade numérica.
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Físicos podem detectar as ondas gravitacionais emitidas quando buracos negros se fundem
Na foto: o interferômetro Virgo na Itália pode detectar ondas gravitacionais
Eles descobriram que o buraco negro produzido pelo evento de fusão, que tem uma massa 60 vezes maior que a do Sol, recebeu um impulso de cerca de 3.355.404 mph.
Isso é bem superior à velocidade de escape da maioria das galáxias – e quase três vezes a nossa, a Via Láctea.
Dado isso, a equipe disse que a colisão provavelmente teria enviado o buraco negro final para fora de sua galáxia hospedeira.
Varma disse: “Dada a velocidade do chute, estimamos que há no máximo 0,48% de probabilidade de que o buraco negro remanescente de GW200129 seja retido por aglomerados globulares de estrelas nucleares”.
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Buracos negros fundidos podem receber um chute forte o suficiente para ejetá-los de sua galáxia hospedeira
As descobertas podem ter implicações para a existência dos chamados “buracos negros pesados”, que se formam como resultado de múltiplas e sucessivas fusões de buracos negros.
Para que buracos negros pesados se formem, no entanto, fusões que terminam com chutes não podem ser muito comuns.
Se acontecerem com muita frequência, ao enviar buracos negros fundidos no vasto vazio intergaláctico, tornariam as colisões subsequentes muito improváveis.
Estudos futuros, disse a equipe, devem ajudar os físicos a restringir melhor a taxa das chamadas fusões de segunda geração que podem ajudar a construir buracos negros maiores.
O astrofísico teórico Professor Saul Teukolsky da Universidade de Cornell é o líder da Colaboração Simulating eXtreme Spacetimes (SXS), sob cujos auspícios o presente estudo foi realizado.
Prof. Teukolsky disse: “Esta pesquisa mostra como os sinais de ondas gravitacionais podem ser usados para aprender sobre fenômenos astrofísicos de uma maneira inesperada.
“Acreditava-se que teríamos que esperar mais de uma década por detectores sensíveis o suficiente para fazer esse tipo de trabalho, mas esta pesquisa mostra que podemos fazer isso agora – muito emocionante!”
Os resultados completos do estudo foram publicados na revista Cartas de Revisão Física.
Instituto Max Planck para animação de Física Gravitacional
Buracos negros, como diz a definição básica, são regiões do espaço-tempo tão deformadas pela massa concentrada que, além de seu “horizonte de eventos”, nada – nem mesmo a luz – pode escapar de sua gravidade. Podemos detectá-los de várias maneiras, incluindo detectar a radiação de alta energia emitida pela matéria à medida que ela entra nos buracos ou procurando como sua gravidade influencia o movimento de objetos próximos. Os físicos também podem detectar as ondas gravitacionais emitidas quando os buracos negros se fundem, distorcendo o próprio tecido do espaço-tempo, usando os chamados interferômetros como Virgo na Itália e LIGO nos EUA.
Alguns dos buracos negros que os físicos viram no universo parecem estar “acelerando”, viajando muito mais rápido do que o esperado com base em previsões teóricas.
Os cientistas propuseram que esses buracos negros em movimento rápido podem ter ganhado sua energia como resultado de eventos de fusão anteriores.
De acordo com a teoria, os buracos negros fundidos podem receber um chute se as ondas gravitacionais liberadas durante a colisão forem emitidas predominantemente em uma direção – o que pode ocorrer se os dois buracos negros originais tiverem massas ou rotações muito desiguais.
Para conservar o momento, o buraco negro combinado recua na outra direção. Até agora, no entanto, os físicos não tinham evidências para apoiar essa teoria.
Fusões entre buracos negros podem dar um chute nos objetos massivos – e ejetá-los para fora de sua galáxia
Buracos negros são regiões do espaço-tempo deformadas por massa concentrada
Espera-se que ocorram kicks particularmente grandes quando o plano orbital da fusão sofre precessão – uma mudança na orientação de um eixo rotacional – o que deve deixar uma modulação de amplitude detectável no sinal da onda gravitacional.
Em seu estudo, o físico Dr. Vijay Varma, do Instituto Max Planck de Física Gravitacional em Potsdam, Alemanha, e seus colegas analisaram um evento de fusão de buraco negro que recebeu o nome emocionante de “GW200129”.
Esta é a primeira evidência de uma fusão de buraco negro que foi registrada com uma forte e inequívoca assinatura de precessão em seu sinal de onda gravitacional.
Os pesquisadores compararam os sinais de GW200129 registrados pelos detectores LIGO-Virgo com previsões baseadas em simulações de relatividade numérica.
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Eles descobriram que o buraco negro produzido pelo evento de fusão, que tem uma massa 60 vezes maior que a do Sol, recebeu um impulso de cerca de 3.355.404 mph.
Isso é bem superior à velocidade de escape da maioria das galáxias – e quase três vezes a nossa, a Via Láctea.
Dado isso, a equipe disse que a colisão provavelmente teria enviado o buraco negro final para fora de sua galáxia hospedeira.
Varma disse: “Dada a velocidade do chute, estimamos que há no máximo 0,48% de probabilidade de que o buraco negro remanescente de GW200129 seja retido por aglomerados globulares de estrelas nucleares”.
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Para que buracos negros pesados se formem, no entanto, fusões que terminam com chutes não podem ser muito comuns.
Se acontecerem com muita frequência, ao enviar buracos negros fundidos no vasto vazio intergaláctico, tornariam as colisões subsequentes muito improváveis.
Estudos futuros, disse a equipe, devem ajudar os físicos a restringir melhor a taxa das chamadas fusões de segunda geração que podem ajudar a construir buracos negros maiores.
O astrofísico teórico Professor Saul Teukolsky da Universidade de Cornell é o líder da Colaboração Simulating eXtreme Spacetimes (SXS), sob cujos auspícios o presente estudo foi realizado.
Prof. Teukolsky disse: “Esta pesquisa mostra como os sinais de ondas gravitacionais podem ser usados para aprender sobre fenômenos astrofísicos de uma maneira inesperada.
“Acreditava-se que teríamos que esperar mais de uma década por detectores sensíveis o suficiente para fazer esse tipo de trabalho, mas esta pesquisa mostra que podemos fazer isso agora – muito emocionante!”
Os resultados completos do estudo foram publicados na revista Cartas de Revisão Física.
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