Mais uma vez, acontece que o renomado físico teórico Stephen Hawking estava certo. Ah, e Albert Einstein também.
Cientistas do Observatório de Ondas Gravitacionais da Fundação Nacional da Fundação Nacional dos EUA (LIGO) detectaram uma onda gravitacional, uma ondulação no espaço-tempo causada por processos extremamente enérgicos, como a fusão de dois buracos negros ou duas densas estrelas de nêutrons colidindo.
Acontece que a onda gravitacional ocorreu devido a dois buracos negros a aproximadamente 1,3 bilhão de anos de distância da Terra, com massas aproximadamente 30 vezes a do nosso sol, colidindo e formando outro buraco negro, com a designação GW250114.
Isso não é incomum para o Detectores LIGOum localizado em Hanford, Washington, o outro em Livingston, La., que encontraram quase 300 dessas interações violentas. Mas desta vez, os pesquisadores foram capazes de aprender muito mais do que antes.
Previsões
A fusão desses buracos negros em specific criou o que os cientistas chamam de “toque”, que produziu dois tons diferentes, permitindo que os pesquisadores confirmem que um buraco negro pode ser definido usando apenas duas propriedades: massa e rotação, algo que foi previsto pelo matemático Roy Kerr em 1963.
“Uma das qualidades previstas que é exclusiva de um buraco negro é que … mais ou menos, se você atingisse um garfo de ajuste, ele tocaria em frequências específicas e elas teriam espaçamento specific”, disse Jess McIver, um dos co-autores do estudo, que também é professor associado da Universidade da Colúmbia Britânica.
“É como uma impressão digital de um buraco negro. Então, porque isso period tão alto, um sinal tão lindo e alto que conseguimos realmente resolvê -los”.
Max ISI, professor assistente da Universidade de Columbia, e também co-autor do estudo, Publicado na revista Physical Review Lettersexplicou ainda mais.
“Existem dois modos individuais de oscilações, dois tons: um tom elementary e um tom de tom”, disse ele.
Como os tons correspondentes, ele diz, isso prova a solução Kerr. Se os tons tivessem sido diferentes, implicaria que outras propriedades sejam necessárias para descrever um buraco negro.
Isso provou Kerr e Einstein, sobre suas previsões para buracos negros. A teoria da relatividade geral de Einstein previu a existência de buracos negros. E no caso de Kerr, seus cálculos se concentraram especificamente em buracos negros girando.
O teorema da área de Hawking
A fusão também confirmou o teorema da área de Hawking, que afirma que quando dois buracos negros se fundem, o horizonte de eventos – ou a área ao redor do buraco negro do qual nenhuma luz ou radiação pode escapar – nunca pode diminuir, apenas aumentar.
Depois que os dois orifícios negros se fundiram, os cientistas conseguiram usar o toque para determinar o tamanho last do horizonte do evento – também considerou a área de superfície do buraco negro. Antes de se fundirem, cada buraco negro tinha uma área de superfície de aproximadamente 240.000 quilômetros quadrados. Depois, o novo buraco negro tinha uma área de superfície de 400.000 quilômetros quadrados, provando que o Hawking foi correto.
“Eu imagino que, para haver, buracos negros e espaço e tempo foram estudados como abstrações matemáticas teóricas por décadas. E finalmente, sendo capaz de ver esses processos ocorrendo, você sabe, é surpreendente”, disse Isi.
“Quero dizer, é surpreendente para mim, e eu não posso imaginar para ele, você sabe, tendo trabalhado a vida inteira nisso. Então é lamentável que não pudéssemos fazer isso enquanto ele estava vivo.”
Agora, enquanto a área da superfície aumentou, a massa do buraco negro realmente diminuiu, o que é o que a teoria sugere que aconteça.
“A área do horizonte do evento só pode crescer”, disse Janna Levin, astrofísica teórica e professora de física e astronomia no Barnard School da Universidade de Columbia, que não estava envolvido na pesquisa.
“E se eu estava pensando nisso como um buraco negro unique, absorvendo outro, ele só poderia crescer, mas sua massa não é a soma das duas massas. Na verdade, é menor. Perde parte dessa energia E = MC² nas ondas gravitacionais”.
Cada buraco negro period aproximadamente 33 vezes a massa do sol. Após a fusão, o buraco negro tinha uma massa 63 vezes a do sol.
Assistir | Uma olhada no que aconteceu quando os cientistas detectaram ondas gravitacionais: https://www.youtube.com/watch?v=r24mks_5hww
Muito longe, mas muito alto
Uma análise semelhante de uma fusão quase idêntica do buraco negro – a primeira foi detectada em 2015 – foi realizada em 2021. No entanto, não produziu a mesma evidência forte que essa nova análise fez.
O ISI explicou que, como o sinal para esse buraco negro period mais fraco, os cientistas ainda ficaram adivinhando, mas que o sinal para a recente fusão period quatro vezes mais forte.
“Você pode ver o artigo de 2021 como uma demonstração de que algo assim seria possível, como uma prova de princípio”, disse ele, acrescentando que essa fusão period “actual e incontestável” evidência disso.
A detecção de 2015 de uma onda gravitacional rendeu aos pesquisadores o Prêmio Nobel de Física em 2017, como parte da colaboração Ligo-Virgo. Hoje, há mais observatórios detectando ondas gravitacionais, incluindo uma no Japão, que compõem a colaboração Ligo-Virgo-Kagra.
McIver e ISI estão entusiasmados com o que as futuras melhorias nos detectores os ajudarão a descobrir.
McIver diz que, não importa quantas vezes os cientistas “cortem e cutquem esses dados de maneiras diferentes” para verificar o sinal no que Einstein, Kerr e Hawking previam, a resposta é que eles estavam certos.
“À medida que os detectores continuam melhorando, nossa confiança melhorará ou potencialmente descobriremos algo realmente interessante que não estamos esperando”.
