Um observatório líder em ondas gravitacionais detectou recentemente distorções no espaço-tempo que os cientistas afirmam serem resultado da colisão entre um remanescente estelar morto e superdenso e um objeto desconhecido.
O remanescente estelar em questão é conhecido como estrela de nêutrons; trata-se do que resta quando uma estrela massiva colapsa, deixando para trás apenas um núcleo denso. As estrelas de nêutrons estão entre os objetos mais densos do universo, com campos gravitacionais intensos, embora não sejam tão intensos quanto os buracos negros, cuja gravidade é tão forte que nem mesmo a luz consegue escapar de seus horizontes de eventos.
Esses dois gigantes cósmicos dançam e colidem pelo universo; a primeira confirmação da fusão observada entre uma estrela de nêutrons e um buraco negro ocorreu em 2021. Suas interações produzem ondas gravitacionais – literalmente, deformações e compressões no espaço-tempo – que são detectadas por observatórios como a Colaboração LIGO-Virgo-KAGRA, que está no centro das pesquisas mais recentes.
O LIGO-Virgo-KAGRA detectou um sinal de onda gravitacional em maio de 2023, apenas dias após o observatório retomar suas operações após algumas atualizações que reduziram o ruído no detector, melhorando sua sensibilidade às sutis perturbações do espaço-tempo.
O sinal único da onda gravitacional viajou 650 milhões de anos-luz até alcançar o Observatório LIGO Livingston, na Louisiana. Os pesquisadores determinaram que o sinal veio da fusão de dois objetos. Um dos objetos tinha entre 1,2 e 2 vezes a massa do nosso Sol, e o outro tinha cerca de 2,5 a 4,5 massas solares. O sinal foi apelidado de GW230529_181500, ou GW230529 para abreviar.
Os astrofísicos concluíram que o objeto menor provavelmente é uma estrela de nêutrons. No entanto, o objeto maior é mais massivo do que qualquer estrela de nêutrons conhecida, indicando que pode ser um buraco negro de pequena massa. Seu artigo descrevendo o sinal e suas prováveis origens está atualmente hospedado no site do LIGO.
O objeto desconhecido preenche a aparente lacuna de massa que existe entre a estrela de nêutrons mais pesada conhecida e o buraco negro mais leve. Uma análise mais aprofundada da colisão indicará se o objeto desconhecido é um buraco negro de baixa massa, como a equipe suspeita, ou algo diferente.
A detecção “revela que pode haver uma taxa maior de colisões semelhantes entre estrelas de nêutrons e buracos negros de baixa massa do que pensávamos anteriormente”, disse Jess McIver, astrônomo da Universidade da Colúmbia Britânica e Vice-Porta-Voz da Colaboração Científica LIGO, em um comunicado de colaboração.
O comunicado observou que, de quase 200 medições de massas de objetos compactos, apenas uma outra fusão envolveu um objeto na aparente lacuna de massa, essa fundindo-se com um buraco negro. (Para os conhecedores de ondas gravitacionais, esse sinal foi o GW190814.) No entanto, a observação recente foi a primeira entre um objeto na lacuna de massa e uma estrela de nêutrons.
A quarta fase de observação do LIGO-Virgo-KAGRA será reiniciada em 10 de abril e continuará sem pausas planejadas até fevereiro de 2025, quando a colaboração espera ter observado mais de 200 sinais de ondas gravitacionais.
Foram anos produtivos para a ciência das ondas gravitacionais, com mais expectativas no horizonte. No ano passado, algumas consortes de cronometragem de pulsares confirmaram independentemente os primeiros sinais de um fundo de ondas gravitacionais – o murmúrio constante de ondas gravitacionais por todo o universo, que eles acreditam surgir das danças de binários de buracos negros supermassivos.
No início deste ano, a ESA formalizou planos para o LISA, um observatório de ondas gravitacionais baseado no espaço. O LISA consistirá em três espaçonaves girando pelo espaço em uma formação triangular. O LISA ouvirá as ondas gravitacionais sem o ruído que ocorre na Terra, o que pode interferir nos dados coletados pelo LIGO-Virgo-KAGRA.
A equipe ainda precisa examinar 80 candidatos a sinais significativos. Portanto, há dias intensos pela frente para a observação do universo gravitacional.
