O tamanho e a rotação dos buracos negros podem revelar informações importantes sobre como e onde se formaram, de acordo com uma nova investigação.
O estudo, liderado por cientistas da Universidade de Cardiff, testa a ideia de que muitos dos buracos negros observados pelos astrónomos fundiram-se múltiplas vezes em ambientes densamente povoados contendo milhões de estrelas.
A equipe examinou o catálogo público de 69 eventos de ondas gravitacionais envolvendo buracos negros binários detectados pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO) e pelo Observatório de Virgem em busca de pistas sobre essas fusões sucessivas, que eles acreditam criarem buracos negros com padrões de rotação distintos.
Eles descobriram que o spin de um buraco negro muda quando atinge uma certa massa, sugerindo que pode ter sido produzido através de uma série de múltiplas fusões anteriores.
Seu estudo, publicado na revista Revisão Física: Cartasmostra como as medições de spin podem revelar a história da formação de um buraco negro e oferece um passo em frente na compreensão das diversas origens destes fenómenos astrofísicos.
O autor principal, Fabio Antonini, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Cardiff, disse: “À medida que observamos mais fusões de buracos negros com detectores de ondas gravitacionais como LIGO e Virgo, fica cada vez mais claro que os buracos negros exibem diversas massas e rotações, sugerindo que eles podem ter se formado de diferentes maneiras, no entanto, identificar qual desses cenários de formação é mais comum tem sido um desafio.”
Um claro limite de massa foi identificado pela equipe nos dados das ondas gravitacionais, onde as rotações do buraco negro mudam consistentemente.
Eles dizem que este padrão se alinha com os modelos existentes que assumem que os buracos negros são produzidos através de colisões repetidas em aglomerados, em vez de outros ambientes onde as distribuições de spin são diferentes.
Este resultado apoia uma assinatura robusta e relativamente independente do modelo para identificar estes tipos de buracos negros, algo que tem sido difícil de confirmar até agora, de acordo com a equipa.
A doutora Isobel Romero-Shaw, coautora e pós-doutoranda na Universidade de Cambridge, acrescentou: “Nosso estudo nos dá uma maneira poderosa e baseada em dados para identificar as origens da história de formação de um buraco negro, mostrando que a maneira como ele spins é um forte indicador de que pertence a um grupo de buracos negros de grande massa, que se formam em aglomerados estelares densamente povoados, onde pequenos buracos negros colidem repetidamente e se fundem uns com os outros.”
O seu estudo irá agora ajudar os astrofísicos a refinar ainda mais os modelos computacionais que simulam a formação de buracos negros, ajudando a moldar a forma como as futuras detecções de ondas gravitacionais serão interpretadas.
Thomas Callister, um dos coautores do estudo e pós-doutorado na Universidade de Chicago, acrescentou: “Colaborar com outros pesquisadores e usar métodos estatísticos avançados ajudará a confirmar e expandir nossas descobertas, especialmente à medida que avançamos em direção aos detectores de próxima geração. .
“O Telescópio Einstein, por exemplo, poderia detectar buracos negros ainda mais massivos e fornecer informações sem precedentes sobre as suas origens.”
O artigo, 'Uma população de aglomerados estelares de fusões de buracos negros de alta massa em dados de ondas gravitacionais', é publicado em Cartas de revisão física.
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