Uma estrela de nêutron e um buraco negro colidiram em uma órbita oval inusitada.
Cientistas encontraram a evidência mais forte até agora de que um buraco negro e uma estrela de nêutrons colidiram enquanto se moviam ao longo de uma órbita ovalada, em vez dos círculos quase perfeitos que os cientistas geralmente esperam antes de tais fusões. A descoberta desafia ideias antigas sobre como esses pares cósmicos extremos se…
Cientistas encontraram a evidência mais forte até agora de que um buraco negro e uma estrela de nêutrons colidiram enquanto se moviam ao longo de uma órbita ovalada, em vez dos círculos quase perfeitos que os cientistas geralmente esperam antes de tais fusões. A descoberta desafia ideias antigas sobre como esses pares cósmicos extremos se formam e evoluem.
A pesquisa foi realizada por cientistas da Universidade de Birmingham, da Universidad Autónoma de Madrid e do Instituto Max Planck de Física Gravitacional. Seus achados foram publicados em 11 de março na The Astrophysical Journal Letters.
Órbita Oval Incomum Detectada na Fusão Buraco Negro-Estrela de Nêutrons
Os astrônomos geralmente esperam que os pares de estrelas de nêutrons e buracos negros se estabilizem em órbitas circulares muito antes de se fundirem. No entanto, uma nova análise do evento de ondas gravitacionais GW200105 revelou que esse sistema ainda estava viajando em um caminho ovalado momentos antes da combinação dos dois objetos. A fusão, em última análise, produziu um buraco negro com cerca de 13 vezes a massa do Sol. Detectar uma órbita oval em esse tipo de evento não havia sido relatado anteriormente.
A Dra. Patricia Schmidt, da Universidade de Birmingham, explicou: “Essa descoberta nos fornece novas pistas vitais sobre como esses objetos extremos se juntam. Ela nos diz que nossos modelos teóricos estão incompletos e levanta novas questões sobre onde no universo esses sistemas nascem.”
Dados de Ondas Gravitacionais Revelam Forma Orbital
Para investigar o evento, a equipe estudou dados dos detectores de ondas gravitacionais LIGO e Virgo usando um novo modelo desenvolvido no Instituto de Astronomia de Ondas Gravitacionais da Universidade de Birmingham. Essa abordagem permitiu que os pesquisadores medisse quão esticada estava a órbita (excentricidade) e determinasse se o sistema mostrava oscilações relacionadas à rotação (precessão). Esta é a primeira vez que os cientistas medem ambos os efeitos juntos em um evento de estrela de nêutrons-buraco negro.
Geraint Pratten, um bolsista de pesquisa da Royal Society da Universidade de Birmingham, disse: “A órbita revela a questão. Sua forma elíptica logo antes da fusão mostra que este sistema não evoluiu silenciosamente em isolamento, mas foi quase certamente moldado por interações gravitacionais com outras estrelas, ou talvez um terceiro companheiro.”
Nova Análise Desafia Suposições Anteriores
A equipe realizou uma análise Bayesiana que comparou milhares de modelos teóricos com o sinal real de ondas gravitacionais. Os resultados mostram que uma órbita circular é extremamente improvável, descartando-a com 99,5% de confiança.
Estudos anteriores sobre GW200105 assumiram que a órbita era circular. Por causa dessa suposição, eles subestimaram a massa do buraco negro e superestimaram a massa da estrela de nêutrons. A nova análise corrige essas medições e não encontra evidências fortes de precessão, sugerindo que a órbita oval provavelmente se originou durante a formação do sistema, em vez de ser causada por efeitos de rotação.
Gonzalo Morras, da Universidad Autónoma de Madrid e do Instituto Max Planck de Física Gravitacional, afirmou: “Esta é uma prova convincente de que nem todos os pares de estrelas de nêutrons-buracos negros compartilham a mesma origem. A órbita excêntrica sugere um local de nascimento em um ambiente onde muitas estrelas interagem gravitacionalmente.”
Um Quadro Mais Complexo das Fusões Cósmicas
As descobertas desafiam a ideia amplamente aceita de que todas as fusões de estrelas de nêutrons-buracos negros se desenvolvem através de um único caminho de formação dominante. Em vez disso, a pesquisa sugere que múltiplos cenários de formação podem existir, alguns moldados por ambientes estelares densos onde interações gravitacionais são comuns.
O estudo também ajuda a explicar a crescente variedade de fusões de binários compactos observadas através de ondas gravitacionais. À medida que os detectores continuam a identificar mais eventos, os astrônomos esperam descobrir sistemas adicionais incomuns que revelam novas rotas pelas quais essas poderosas colisões cósmicas ocorrem.
