Você viu um buraco negro voando por ai? Eu também não, mas em 2008, astrofísicos do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Alemanha, afirmaram observar os raios X emitidos pelo gás quente em volta de um imenso buraco negro com 100 milhões de vezes a massa do Sol, que teria sido arremessado para fora de sua galáxia, viajando a uma velocidade de 2650 km/s. O que teria catapultado esse monstro no espaço intergaláctico?

Curiosamente, um buraco negro voando feito bala perdida foi o que previu uma simulação por computador feita em 2007 por uma equipe liderada pela física Manuela Campanelli, da Universidade do Texas, em Brownsville, EUA. Durante o choque entre duas galáxias, os dois buracos negros no centro de cada uma delas podem colidir e se fundir, formando um buraco negro maior. Durante sua colisão, os buracos negros desprendem parte de sua energia na forma de violentas oscilações na gravidade ao seu redor (veja neste vídeo da Nasa, uma ilustração delas). Foram essas ondas gravitacionais que Campanelli e seus colegas calcularam. Eles descobriram que, dependendo de como os buracos estiverem alinhados logo antes de colidirem, as ondas gravitacionais da colisão podem se concentrar todas de um lado só do buraco negro recém criado. Como em um gigantesco foguete, pela lei da ação e reação as ondas gravitacionais propulsionam o buraco negro para o lado oposto.

A simulação mostrou que o efeito existe, mas ninguém entendeu muito bem porque as ondas gravitacionais se concentravam de um lado só. Agora, outra equipe de físicos coordenada por Robert Owen, da Universidade de Cornell, EUA, desenvolveu uma nova técnica para visualizar as complicadas ondulações gravitacionais, ajudando os pesquisadores a ganharem uma intuição do que acontece durante a colisão de buracos negros. 

A técnica lembra o jeito de se visualizar campos elétricos e magnéticos, por meio de linhas desenhadas no espaço que descrevem a intensidade desses campos. De maneira semelhante, os físicos descobriram que podem visualizar melhor as ondas gravitacionais desenhando dois conjuntos diferentes de linhas. Uma delas, as chamadas linhas de tendicidade (“tendex lines” em inglês), descrevem como a gravidade estica ou comprime os objetos em qualquer ponto do espaço. Já as linhas de vorticidade (“vortex lines”), indicam em cada ponto como a gravidade pode torcer um objeto feito uma toalha.

Figura – Acima, linhas de tendicidade de um buraco negro, representam como a gravidade estica e comprime em cada ponto do espaço. Abaixo, as linhas de vorticidade de um buraco negro girando, representam como agravidade pode torcer obejtosem cada ponto do espaço. Crédito: Caltech/Cornell SXS Collaboration.

Calculando as linhas geradas por dois buracos negros como na simulação de Campanelli, Owen e seus colegas descobriram que o par colidindo gera espirais de rolos de linhas de tendicidade e vorticidade. De um lado do buraco resultante da fusão, a influência das espirais uma na outra se cancela, enquanto se soma do outro lado, produzindo só ali as ondas gravitacionais.

A nova técnica ainda facilita o cálculo da frentes dessas ondas, que se espera um dia serem detectadas diretamente, por instrumentos como o LIGO, nos EUA.

Encontrar novos jeitos de visualizar a curvatura do espaço e do tempo pela gravidade sempre foi o forte de um dos envolvidos nessa pesquisa, o renomado físico Kip Thorne, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech). “Nunca  antes fui coautor de um artigo onde essencialmente tudo é novo”, disse Thorne em um press release. Ele e seus colegas esperam que as linhas de tendicidade e vorticidade sirvam para entender melhor muitos outros problemas em aberto de buracos negros e de cosmologia.