A descoberta de ondas gravitacionais de Ligo-levanta o espaço-tempo a partir de poderosos eventos cósmicos-tem astrofísica mais como uma onda de maré do que uma ondulação. No início de seu décimo aniversário, a colaboração multinacional estabeleceu outro marco científico, desta vez resolvendo não um, mas dois mistérios na física do buraco negro.
Um artigo publicado hoje em Cartas de revisão física Descreve como a colaboração Ligo-Virgo-Kagra (LVK) capturou o sinal de onda gravitacional mais nítido de uma fusão do buraco negro. Análises adicionais do GW250114, o sinal em questão, valida duas previsões principais feitas por Stephen Hawking e Roy Kerr em 1971 e 1963, respectivamente.
Primeiro, temos mais certeza do que nunca que, quando os buracos negros se fundem, o buraco negro resultante é mais largo do que as duas peças combinadas. Segundo, precisamos conhecer apenas duas métricas para descrever distúrbios gravitacionais em buracos negros: massa e rotação.
“É um resultado bonito e marco,” Arthur Kosowskyum físico teórico da Universidade de Pittsburgh, que não estava envolvido no novo trabalho, disse ao Gizmodo em um e mail. Os resultados mais recentes são “uma confirmação da natureza basic de um buraco negro giratório e também de um teste notável de relatividade geral de campo forte”, acrescentou.
Os resultados mais recentes são quase dez anos após o GW150914, o primeiro sinal de onda gravitacional já detectado, que o LIGO observou em 2015. 2021os físicos usaram o sinal de 2015 para testar o teorema de Hawking. A equipe avaliou um nível de confiança de 95% para este teste, mas com o novo resultado mais limpo, que saltou para 99,999% impressionantes – tão fechado quanto se chega à “verdade” na ciência moderna.
“Há uma década, não poderíamos ter certeza de que os buracos negros colidem em nosso universo”. Steve FairhurstO porta -voz do LIGO e físico da Universidade de Cardiff, no Reino Unido, disse Gizmodo. “Agora observamos várias fusões de buracos negros por semana. Com os 300 candidatos a ondas gravitacionais observadas até o momento, estamos começando a fornecer um censo da população de buracos negros no universo”.
Buracos negros estão tocando
Os buracos negros perdem muita massa durante uma fusão. A conflagração violenta também pode acelerar a rotação de um buraco negro, diminuindo sua área. Hawking e Jacob Bernstein, o teorema da área do buraco negro postula que, apesar desses fatores, o produto de uma fusão ainda gerará um buraco negro maior.
Na fusão que produziu GW250114, os buracos negros iniciais exibiram áreas de superfície em torno de 240.000 quilômetros quadrados, enquanto a área de superfície do buraco negro last media cerca de 154.441 milhas quadradas (400.000 quilômetros quadrados). Para colocar o produto last em perspectiva, ele pesa cerca de 63 vezes a massa do nosso sol e gira a 100 revoluções por segundo, de acordo com o estudo.
Software program “musical” desenvolvido por membros do LIGO – incluindo Gregorio Carulloum astrofísico da Universidade de Birmingham, no Reino Unido – habilitou a equipe a fazer medições tão precisas. A ferramenta essencialmente deixa -os “ouvir” cada buraco negro, pois se fundiu em um maior, em níveis de sensibilidade quatro vezes mais do que uma década atrás.
“Os buracos negros são pretos, por isso é muito difícil ‘olhar’ para eles”, disse Carullo ao Gizmodo em uma videochamada. Os experimentos de ondas gravitacionais oferecem uma solução alternativa fácil, uma vez que tudo controlado pela gravidade produz tecnicamente ondas gravitacionais. Os buracos negros enormes e mal -humorados são especialmente altos – e estamos melhorando em sintonizar esses sinais, explicou.
“Quando os buracos negros colidem, eles emitem esses sons característicos específicos e peculiares a esse buraco negro”, disse Carullo. “Se pudermos ouvir esses sons ou notas, [that] Depende apenas da massa e do giro … você pode extrair a massa e a rotação do buraco negro. ”
O fato de isso ser possível é o que torna os buracos negros tão extraordinários, acrescentou. “As pessoas pensam nos buracos negros como algo assustador, mas, na verdade, é a coisa mais simples que você pode imaginar.”
Uma fusão de conhecimento
É emocionante, a astronomia da onda gravitacional ainda está “na infância”, disse Fairhurst. A descoberta vencedora do Nobel da Ligo foi enorme, sem dúvida, mas não existem objetivos finais para este projeto. Se alguma coisa, a descoberta do GW250114 marcou o início de um novo capítulo em astronomia.
“Nos próximos anos, continuaremos vendo a sensibilidade dos detectores melhorar, fornecendo observações cada vez mais e mais altas”, disse Fairhurst. “Em algum momento, é provável que observemos algo inesperado – um sinal difícil de explicar astrofisicamente, que não corresponde exatamente às previsões da relatividade geral ou a um sinal de uma fonte inesperada”.
Em um liberarKip Thorne – um dos três físicos que pai do LIGO – recompensaram Hawking perguntando a ele, brand após a histórica detecção de ondas gravitacionais de Ligo em 2015, se o instrumento poderia testar seu teorema da área. Infelizmente, Hawking faleceu três anos antes de Ligo finalmente fazer exatamente isso.
A anedota, juntamente com a história de como o LIGO chegou ao GW250114, mostra como as gerações de avanços – tanto teóricas quanto experimentais – conversam para expandir nossa compreensão do universo. E isso é algo para se animar.
