Dez anos após a primeira detecção das ondas gravitacionais provenientes da fusão de dois buracos negros, a colaboração LIGO-Virgo-KAGRA, que inclui o astrônomo da Universidade de Columbia, Maximiliano Isi, capturou um evento remarkably similar com muito mais detalhe. Avanços na sensibilidade dos detectores permitiram à equipe observar esta colisão mais recente quase quatro vezes mais claramente do que a descoberta original. Com esta visão aprimorada, os pesquisadores puderam verificar duas grandes previsões: que os buracos negros produzidos por fusões nunca se tornam menores em tamanho total, conforme proposto por Stephen Hawking, e que buracos negros perturbados vibram de uma maneira que se assemelha ao toque de um sino, um comportamento esperado da teoria da relatividade geral de Albert Einstein.
“Este sinal de fusão de buracos negros, conhecido como GW250114, de clareza sem precedentes, testa algumas de nossas conjecturas mais importantes sobre buracos negros e ondas gravitacionais,” disse Isi.
Revisitando a Previsão de Hawking
Em 1971, Stephen Hawking propôs que o horizonte de eventos de um buraco negro, sua fronteira externa onde nem a luz nem a matéria podem escapar, não pode encolher.
Em 2021, Isi e colegas usaram dados do LIGO para examinar as ondas gravitacionais emitidas durante uma fusão de buracos negros e produziram uma das primeiras confirmações observacionais da ideia de Hawking. Na época, o New York Times observou que, se essa confirmação tivesse ocorrido enquanto Hawking ainda estivesse vivo, poderia ter contribuído para que ele recebesse um Prêmio Nobel.
Maior Precisão Reforça a Teoria
O novo sinal analisado fortalece as descobertas anteriores com uma precisão muito maior. Ele mostra que a área superficial do buraco negro final fundido é sempre pelo menos tão grande quanto as áreas combinadas dos dois buracos negros originais. Este nível de precisão foi possível porque o estudo utilizou dados de ambos os detectores do LIGO, localizados no estado de Washington e na Louisiana.
Os pesquisadores também conseguiram separar e examinar as ondas gravitacionais produzidas após a fusão. Ao estudar o tom e a duração dessas ondas pós-colisão, uncoveram novas percepções sobre o tamanho e as características internas do buraco negro recém-formado. (O processo funciona de maneira semelhante à análise do timbre de um som emitido por um instrumento oco, que pode lhe dizer sobre o tamanho e a forma tanto do instrumento quanto do objeto que o atingiu.)
Provas Mais Fortes até Agora para um Buraco Negro de Kerr
As descobertas 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 precisa de um buraco negro rotativo. Os físicos geralmente esperam que todos os buracos negros se comportem de acordo com essa solução, mas obter prova direta tem sido extremamente difícil. Ao analisar as vibrações do buraco negro fundido neste sinal especialmente claro, Isi e a equipe do LIGO produziram as evidências mais convincentes até agora de que buracos negros reais seguem o modelo de Kerr.
“Na próxima década, detectores de ondas gravitacionais como o LIGO continuarão a melhorar, nos proporcionando uma visão mais nítida dos buracos negros e de seus mistérios,” disse Isi. “Estou ansioso para ver o que descobriremos.”