O canto final dos buracos negros

Publicado em 23 de Fevereiro de 2023 às 22:13

Átomos de elementos diferentes possuem um espectro diferente. Espectroscopia atómica é usada para distinguir átomos de elementos diferentes e para descobrir novos elementos, através da observação do espetro de emissão electromagnético. Agora, estamos prestes a conseguir fazer o mesmo com ondas gravitacionais e buracos negros.

A “espectroscopia de buracos negros" foi estabelecida teoricamente há meio século atrás. De acordo com a teoria da Relatividade Geral, quando dois buracos negros colidem, formam um único buraco negro distorcido, que vai subsequentemente vibrar e emitir ondas gravitacionais até relaxar para o estado final. As ondas gravitacionais emitidas tem uma frequência característica, tal como o espectro de átomos em Mecânica Quântica, que são estudadas há mais de meio século. Os dados observacionais do LIGO e Virgo podem agora testar estas previsões. Para os buracos negros observados por estes detectors, esta frequência de relaxação é de cerca de um kilohertz, e a vibração extingue-se num milisegundo...os buracos negros calam-se muito rapidamente!

A grande maioria dos estudos eram baseados numa aproximação linear à teoria de Einstein, que basicamente despreza campos gravitacionais fortes que são importantes durante a colisão. Surpreendentemente, a colisão e processo de relaxação pareciam lineares…para onde foram todas as não-linearidades?!

Uma equipa de investigadores do DF – que inclui Vítor Cardoso e Francisco Duque, juntamente com colegas em Johns Hopkins e no Instituto Niels Bohr descobriram que afinal, antes de se calarem os buracos negros emitem ondas gravitacionais que contém não linearidades e os vestígios da Relatividade Geral que permitem testar a teoria em toda a sua glória. O trabalho, publicado na prestigiada Physical Review Letters e distinguido pelos Editores da revista, analisou a simulação em supercomputadores de colisões frontais e quasecirculares de buracos negros. Estas simulações mostram que as não-linearidades podem ser detectadas num futuro próximo e que são transportadas pelas ondas gravitacionais. Espectroscopia de buracos negros é uma nova área de estudo e pode ser usada para perceber a vibração de buracos negros, bem como a própria dinâmica embutida nas equações de Einstein.

Link para o artigo:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.081401