Em 23 de novembro de 2023, a comunidade científica foi surpreendida por um evento que, literalmente, abalou os alicerces do universo.
Uma das maiores colisões de buracos negros já registradas foi detectada pelos dois observatórios LIGO (nos EUA), marcando um novo recorde em fusões cósmicas observadas por meio de ondas gravitacionais.
A descoberta ocorreu graças à colaboração LVK, um consórcio internacional que reúne os interferômetros LIGO, Virgo (Itália) e KAGRA (Japão), embora estes últimos não tenham participado da detecção específica.
Gigantes colidindo no tecido do espaço-tempo
O evento recebeu o nome técnico de GW231123 e envolveu dois buracos negros com massas estimadas em 103 e 137 vezes a massa do Sol, respectivamente.
A fusão desses dois colossos cósmicos originou um novo buraco negro ainda maior, com aproximadamente 225 massas solares, considerando que cerca de 15 massas solares foram liberadas em forma de ondas gravitacionais.
Essas ondulações minúsculas e quase imperceptíveis no espaço-tempo viajaram por bilhões de anos até serem captadas na Terra.
Um desafio às previsões da teoria
Além de seu tamanho colossal, o evento também intriga por violar uma das previsões mais estabelecidas da astrofísica: o chamado “hiato de massa”, uma faixa entre 60 e 130 massas solares em que a formação de buracos negros seria extremamente improvável.
O problema é que, segundo as leis da física conhecidas, buracos negros com massas nesse intervalo deveriam ser raríssimos ou mesmo inexistentes devido a processos físicos que ocorrem durante a morte de estrelas muito massivas.
No entanto, pelo menos um, e possivelmente os dois, buracos negros envolvidos no GW231123 estavam dentro dessa zona proibida, levantando sérias questões sobre os mecanismos por trás de sua formação.
Buracos negros em rotação máxima
Outro dado surpreendente: ambos os buracos negros estavam girando em altíssimas velocidades, próximas ao limite permitido pela teoria da relatividade geral.
Essa rotação extrema sugere que eles podem não ter se formado da maneira usual, ou seja, a partir da explosão de uma única estrela, mas sim por meio da fusão prévia de outros buracos negros menores.
Esse tipo de crescimento hierárquico é previsto em ambientes superdensos, como aglomerados estelares ou núcleos galácticos ativos, onde colisões entre estrelas e buracos negros são mais prováveis. Ainda assim, a intensidade do fenômeno abre espaço para hipóteses mais ousadas.
Hipóteses
A origem dos buracos negros do evento GW231123 pode estar em terrenos ainda mais desconhecidos. Entre as possibilidades especuladas pelos pesquisadores estão os chamados buracos negros primordiais, hipotéticos objetos que teriam se formado nos primeiros instantes após o Big Bang.
Outra hipótese ainda mais ousada envolve cordas cósmicas, estruturas teóricas propostas por algumas versões da física de partículas e da cosmologia.
Esses modelos exóticos, embora não confirmados, ganham mais atenção justamente quando as observações desafiam o que a teoria prevê. E foi exatamente isso que o evento GW231123 fez: desafiou.
O que são ondas gravitacionais e por que elas importam?
Detectadas pela primeira vez em 2015, as ondas gravitacionais são pequenas distorções no espaço-tempo geradas por eventos cósmicos extremamente energéticos, como a fusão de buracos negros ou estrelas de nêutrons.
Esses “tremores cósmicos” são a única maneira direta de observar a colisão de objetos tão densos e escuros, já que não emitem luz.
Desde o início das detecções, mais de 300 eventos desse tipo já foram registrados, proporcionando uma nova janela para o estudo do universo invisível.
Três categorias principais de buracos negros
A astrofísica classifica os buracos negros em três categorias principais:
- Buracos negros de massa estelar: Formados pela morte de estrelas massivas, com até dezenas de vezes a massa do Sol.
- Buracos negros de massa intermediária: Com centenas a milhares de massas solares, ainda raros e pouco compreendidos.
- Buracos negros supermassivos: Vivem no centro das galáxias e podem atingir bilhões de massas solares, como o Sagitário A* no centro da Via Láctea.
O GW231123 pode representar um junção perdido entre essas categorias, oferecendo pistas de como buracos negros menores se combinam até formar monstros supermassivos.
