Buracos negros sempre foram cercados de mistério, fascínio e enigmas astrofísicos. Dos colossais supermaciços nos centros galácticos aos menores buracos negros de massa estelar, os cientistas vêm, há décadas, tentando compreender como esses objetos extremos surgem, crescem e interagem com o cosmos.
Mas há uma classe de buracos negros que parece escapar da detecção: os chamados buracos negros de massa intermediária, especialmente os mais leves dessa categoria, que podem ser os elusivos “primos” entre os extremos já conhecidos.
O que já sabemos
Atualmente, os cientistas conhecem bem duas categorias principais de buracos negros. Os buracos negros de massa estelar se formam quando estrelas massivas, geralmente entre 20 a 100 vezes a massa do Sol, colapsam no fim de sua vida. Eles costumam ter entre 5 a 60 massas solares.
Por outro lado, os buracos negros supermaciços estão localizados no centro de galáxias, com massas que variam de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol. Um exemplo famoso é o buraco negro da galáxia M87, cuja imagem foi capturada em 2019.
O problema é que esses dois grupos representam extremos opostos, e faltava compreender o que existe entre eles, e mais importante, como um buraco negro de massa estelar poderia crescer e se tornar supermaciço.
O mistério no meio
A existência de buracos negros intermediários leves, com cerca de 60 a algumas centenas de massas solares, ainda não é totalmente confirmada, mas é altamente sugerida.
Esses buracos negros são intrigantes porque não podem ser formados diretamente a partir da morte de estrelas, segundo os modelos de física estelar mais aceitos.
Estudos mostram que, por causa da física de supernovas e do colapso gravitacional, há uma “lacuna” entre os buracos negros de até 60 massas solares e os que superam esse valor. Esse intervalo representa uma faixa em que os objetos não deveriam existir, e no entanto, sinais recentes sugerem o contrário.
O desafio da detecção
Detectar buracos negros já é difícil. Detectar buracos negros intermediários, ainda mais leves, é quase como tentar ouvir um grão de areia cair em uma sala cheia de trovões. É por isso que as ondas gravitacionais surgiram como ferramentas revolucionárias.
Elas são pequenas ondulações no espaço-tempo geradas por eventos extremamente energéticos, como a fusão de buracos negros. Usando observatórios como o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), os cientistas “escutam” essas ondulações.
Imagine tentar acompanhar um jogo de beisebol sem poder ver o campo, apenas ouvindo os sons abafados atrás de uma parede. Com algoritmos inteligentes e muito treino, é possível interpretar os sons, separar o ruído da torcida dos sons dos tacos e bolas, e deduzir o que está acontecendo no campo.
A astrofísica de ondas gravitacionais funciona de maneira parecida.
Possíveis IMBHs leves
Uma equipe de cientistas, analisando dados da terceira rodada de observações do LIGO, examinou 11 eventos candidatos a fusões de buracos negros que poderiam resultar em IMBHs leves.
Desses, cinco mostraram fortes evidências de buracos negros resultantes com massas na faixa intermediária. Três eventos tinham buracos negros “pais” que estavam na lacuna de massa ou acima dela, o que é ainda mais raro e intrigante.
Esses resultados indicam que há algo além do colapso de estrelas envolvido na formação desses objetos, como, por exemplo, a fusão sucessiva de buracos negros menores, gerando gradualmente buracos negros mais massivos.
Por que isso é importante para a astrofísica?
A confirmação da existência de IMBHs leves pode ajudar a responder várias perguntas fundamentais. Como os buracos negros supermaciços se formam? Talvez esses intermediários sejam etapas de crescimento.
Quão comum são as fusões de buracos negros no Universo? Que eventos extremos são capazes de gerar IMBHs fora da morte de estrelas? Se essas fusões forem frequentes, podemos começar a mapear uma árvore genealógica cósmica de buracos negros, entendendo como eles nascem, crescem e evoluem.
Os próximos passos
O LIGO está encerrando sua quarta rodada de observações, com equipamentos mais sensíveis e algoritmos aprimorados.
A expectativa é que, com essa nova leva de dados, os astrônomos possam detectar ainda mais sinais de buracos negros intermediários, refinar as estimativas sobre suas massas e observar buracos negros que podem ter se formado por fusões anteriores.
Descobrir como esses objetos se formam, onde estão e com que frequência surgem é um dos maiores desafios da astronomia atual, e pode ser a chave para compreender a história de crescimento do próprio Universo.
