Pela primeira vez, os astrônomos mediram a velocidade e a direção de um buraco negro recém -nascido, graças às ondas gravitacionais produzidas ao se afastar do local da fusão de seus pais negros. Esta primeira medição completa do recuo do buraco negro ocorre quase exatamente uma década após a primeira detecção de ondas gravitacionais-pequenas ondulações no espaço-tempo previsto pela primeira vez por Albert Einstein em 1915-realizada pelo Observatório de Ondas Gravitacionais do Interferômetro a laser (LIGO) em 14 de setembro de 2015.
Nos últimos 10 anos, uma riqueza de Onda gravitacional detecções realizadas por LIGO e seus detectores de ondas gravitacionais de colaboração, Virgem e Kamioka Gravitational Wave Detector (Kagra) pintaram uma imagem mais detalhada de Fusões de buracos negros do que nunca. No entanto, um dos aspectos mais fascinantes e dramáticos dessas fusões permaneceu “inédito” por esses detectores que medem o toque do espaço -tempo causado pelos eventos mais extremos do universo. Esse é o “chute” entregue à filha Black Hole nascida por essas fusões.
Esse chute faz com que o buraco negro recém -nascido lamenta ondas gravitacionais em uma direção preferida – um desequilíbrio que faz com que ele acelere o local de seu nascimento, às vezes tão rápido quanto a milhões de quilômetros por hora. Isso é rápido o suficiente para o buraco negro escapar de sua galáxia doméstica.
Essa distribuição desigual de ondas gravitacionais do recuo do buraco negro deve “soar” muito diferente das ondas gravitacionais regulares emitidas por fusões do buraco negro, bem como ondulações no espaço -tempo emitidas como buracos negros em binários em espiral juntos.
O sinal também difere com base na posição que um observador ocupa em relação ao recuo do buraco negro. Essa diferenciação permite que os cientistas olhem para o sinal da onda gravitacional e determinem a direção e a velocidade do buraco negro chutado.
“As fusões de buracos negros podem ser entendidos como uma superposição de sinais diferentes, assim como a música de uma orquestra consistente com a combinação de música tocada por muitos instrumentos diferentes”, Juan Calderon-Bustillo, líder da equipe de estudo e um pesquisador que o instituto Galegode físicade Altas Enerxías (IGFAE), disse em comunicado. “No entanto, esta orquestra é especial: o público localizado em diferentes posições ao redor registrará diferentes combinações de instrumentos, o que lhes permite entender onde exatamente estão ao seu redor”.
Os cientistas do buraco negro vão dar um chute com isso
Para investigar o recuo de um buraco negro recém-nascido, Calderon-Bustillo e colegas investigaram uma fusão de dois buracos negros de diferentes massas registradas por Ligo e Virgem em 2019 como o sinal de onda gravitacional GW 190412.
A diferença entre este estudo e análises anteriores do sinal é que essa equipe usou uma nova metodologia que lhes permitiu detectar o chute recebido pela filha Black Hole.
“Saímos com esse método em 2018. Mostramos que ele permitiria medições de chute usando nossos detectores atuais em um momento em que outros métodos existentes exigiam detectores como Lisa (um detector de ondas gravitacional proposto baseado em espaço), que foi a mais de uma década de distância”, disse Calderon-Bustillo. “Infelizmente, a essa altura, o avançado LIGO e Virgo não haviam detectado um sinal com ‘música de vários instrumentos’ que poderiam permitir uma medição de chute.
“No entanto, tivemos certeza de que uma dessas detecções deve acontecer em breve. Foi extremamente emocionante detectar o GW190412 apenas um ano depois, observe que o chute provavelmente poderia ser medido e realmente fazê -lo”.
O buraco negro criado na fusão que lançou o sinal GW190412 foi visto saindo do local de seu nascimento a uma impressionante 112.000 milhas por hora (50 quilômetros por segundo). Isso é cerca de 150 vezes a velocidade do som aqui na Terra.
Embora isso esteja longe da velocidade máxima que um buraco negro pode atingir após um chute causado por fusão, é rápido o suficiente para permitir que esse buraco negro escape do denso agrupamento de estrelas, ou cluster globularem que nasceu.
“Este é um dos poucos fenômenos da astrofísica, onde não estamos apenas detectando algo-estamos reconstruindo o movimento 3D completo de um objeto que é bilhões de anos-luz de distância, usando apenas ondulações no espaço-tempo”, disse Koustav Chandra, membro da equipe de estudo e pesquisador da Penn State University, na declaração. “É uma demonstração notável do que as ondas gravitacionais podem fazer”.
O próximo passo para a equipe será usar este recuo, bem como as medidas de direção e velocidade dos buracos negros da filha para investigar fusões de buracos negros através de ondas gravitacionais e com radiação eletromagnéticao último dos quais é a base da “astronomia tradicional”.
“Fusões de buracos negros em ambientes densos podem levar a sinais eletromagnéticos detectáveis-conhecidos como explosões-como o buraco negro remanescente atravessa um ambiente denso como um a anúcleo galáctico CTive (AGN), “Samson Leong, membro da equipe do estudo, da Universidade Chinesa de Hong Kong, explicou na declaração”. Como a visibilidade do flare depende da orientação do recuo em relação à Terra, medir os recuos nos permitirá distinguir um verdadeiro buraco e uma coincidência de onda gravitacional. “
A pesquisa da equipe foi publicada na terça -feira (9 de setembro) na revista Astronomia da natureza.
