Em 14 de setembro de 2015, o Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) detectou ondas gravitacionais oriundas da colisão e fusão de dois buracos negros com massas de 29 e 36 vezes a massa de nosso Sol. Um evento como esse poderia não ser visível, mas o Telescópio Espacial Fermi detectou um jato de raios gama uma fração de segundo antes do LIGO ter recebido o sinal. Novas pesquisas sugerem que os dois buracos negros poderiam residir dentro de uma única estrela, super-massiva, cuja morte gerou o jato de raios gama.

“Seria o equivalente cósmico de uma mulher grávida com gêmeos em sua barriga”, diz o astrofísico da Harvard, Avi Loeb, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Normalmente, quando uma estrela massiva chega ao fim de sua vida, seu núcleo colapsa em um só buraco negro. Porém, se a estrela estivesse girando muito rapidamente, seu núcleo poderia ter se esticado em uma forma de halteres e se fragmentar em dois aglomerados, cada um deles formando seu próprio buraco negro.

Uma estrela tão massiva como a necessária para tal, normalmente se forma a partir da fusão de duas estrelas menores. E, como as estrelas teriam girado cada vez mais rápido, na medida em que espiralavam uma de encontro à outra, a estrela massiva resultante conservaria em grande parte esse momento anuglar – em outras palavras, giraria muito rápido.

Depois que o par de buracos negros se formou, o envoltório externo da estrela caiu para dentro deles. Para alimentar tanto o evento das ondas gravitacionais, quanto o jato de raios gama, os buracos negros gêmeos devem ter nascido bem próximos, com uma distância inicial igual ao diâmetro da Terra e se fundido em questão de minutos. O buraco negro recém formado passou então a se alimentar da matéria restante em seu entorno, consumindo o material equivalente a um Sol a cada segundo, o que gerou jatos de matéria em seus polos, o que, por sua vez, criou os jatos de raios gama.

O Fermi detectou o jato apenas 0,4 segundos depois do LIGO ter detectado as ondas gravitacionais e ambos vindos da mesma área genérica dos céus. Entretanto, o satélite europeu de raios gama INTEGRAL  não confirmou esse sinal.

“Mesmo que a detecção pelo Fermi seja um alarme falso, eventos futuros no LIGO devem ser monitorados pela correspondente emissão de luz, independente de se eles forem oriundos da fusão de buracos negros, A natureza está sempre nos surpreendendo”, diz Loeb.

Se forem detectados mais jatos de raios gama associados com eventos de ondas gravitacionais, eles serão uma fonte promissora para medir distâncias cósmicas e a expansão do universo. Plotando o brilho remanescente de um jato de raios gama e medindo seu devio para o vermelho, e então comparando com as medições de distância independentes do LIGO, os astrônomos serão capazes de ajustar os limites dos parâmetros cosmológicos. “Para a astrofísica, os buracos negros são muito mais simples do que outros indicadores de distância, tais como supernovas, uma vez que eles são totalmente definidos somente por sua massa e rotação”, explica Loeb.

“Este artigo estabelece uma agenda que, certamente, vai estimular estudos subsequentes, naquele período crucial que se segue a uma descoberta do LIGO, onde o desafio é medir todas as suas implicações. Se a história servir como exemplo, a abordagem de ‘muitas mensagens’ advogado por Loeb, usando tanto as ondas gravitacionais como a radiação eletromagnética, é uma promessa de um enfoque mais profundo da natureza física da notável fonte do LIGO”, comenta Volker Bromm da Universidade do Texas em Austin, que não participou das pesquisas.

A pesquisa foi aceita para publicação em The Astrophysical Journal Letters  e tem uma versão online aqui.

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