Fabrício Mainenti
RedatorTodos os buracos negros são produto de atividades extremamente violentas. No entanto, existem alguns para os quais os processos conhecidos são insuficientes. Agora, uma equipe internacional de cientistas descobriu como se formam os buracos negros mais massivos do Universo. É um processo tão violento que requer um enorme aglomerado estelar para sustentá-lo.
Dois grupos de buracos negros
Esta equipe de cientistas analisou o Catálogo de Transientes de Ondas Gravitacionais (GWTC4) do LIGO-Virgo-KAGRA, que contém 153 detecções de fusões de buracos negros por meio de ondas gravitacionais. Ao analisar todos os dados disponíveis, com foco na rotação dos buracos negros, eles descobriram que podem ser divididos em dois grupos principais.
Por um lado, buracos negros de menor massa, que surgiram do colapso estelar comum. Por outro, buracos negros muito massivos, que surgiram de fusões secundárias nas proximidades de densos aglomerados estelares.
Certo, agora faz sentido
Geralmente, os buracos negros se formam quando uma estrela muito massiva, sem combustível, colapsa. Isso resulta em uma explosão que ejeta as camadas externas da estrela, deixando apenas um núcleo muito denso. É tão denso que gera uma força gravitacional poderosa, e nada consegue escapar.
Por outro lado, existem buracos negros tão massivos que não se encaixam nesse processo. Acredita-se que sejam buracos negros de segunda geração. Ou seja, dois buracos negros se fundem e, em seguida, a massa resultante se funde com outro buraco negro, tornando-se muito maior. Este seria o segundo grupo detectado no catálogo GWTC4.
Algo não faz sentido
Esse processo de fusão de buracos negros é tão violento que, assim que a primeira fusão ocorre, a massa resultante é lançada como um foguete. Para que ela permaneça no lugar e se funda com um terceiro buraco negro, algo precisa mantê-la em posição. Esses cientistas descobriram que esse algo são aglomerados estelares densamente povoados. Há tantas estrelas neles que a força gravitacional de todas elas mantém o buraco negro no lugar.
E o que o spin tem a ver com isso?
Spin é um parâmetro que se refere à rotação dos buracos negros. Quando se formam da maneira convencional, a rotação é previsível e geralmente está perfeitamente alinhada com a estrela que originou o buraco negro.
No entanto, quando se formam por meio de um processo tão violento quanto essas fusões consecutivas, a rotação assume uma direção aleatória. Esses cientistas, portanto, observaram que todos os dados correspondiam a essa hipótese: fusões consecutivas nas proximidades de um aglomerado estelar muito populoso.
Uma zona proibida
Por outro lado, esses cientistas descobriram uma zona proibida de tamanho estelar onde buracos negros não podem se formar. Existem buracos negros pequenos e imensos, mas não de tamanho médio. Embora isso já fosse uma suspeita, o conjunto completo de dados que eles obtiveram revoluciona o que se sabe sobre a formação de buracos negros.
Relação com a física nuclear
Como esses cientistas explicaram, o limite de massa detectado parece estar relacionado a uma série de reações nucleares que ocorrem dentro das estrelas. E entender a atividade nuclear das estrelas pode ser muito útil para nós. De fato, as reações nucleares estelares são fusão nuclear.
Os humanos aprenderam a controlar a fissão nuclear, mas ela apresenta riscos que seriam mitigados se também dominássemos a fusão nuclear. Até agora, tem sido um desafio complexo. Essas descobertas não nos darão a resposta definitiva, mas todo conhecimento é útil. Uma melhor compreensão da física nuclear das estrelas pode trazer vantagens significativas.
Imagem de capa | NASA, ESA, STScI e A. Sarajedini (Universidade da Flórida)/NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
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