Como um trovão sem raios

Em aglomerados estelares, buracos negros se fundem com estrelas de nêutrons, invisíveis

Sem duvida que, as fusões entre buracos negros e estrelas de nêutrons em aglomerados estelares densos são muito diferentes daquelas que se formam em regiões isoladas onde as estrelas são poucas. Ao que tudo indica, as suas características associadas podem ser cruciais para o estudo das ondas gravitacionais e sua fonte. Segundo o Dr. Manuel Arca Sedda, do Instituto de Computação Astronômica da Universidade de Heidelberg, me parece que chegou a essa conclusão em um estudo que utilizou simulações de computador. Consequentemente, a pesquisa pode oferecer percepções críticas sobre a fusão de dois objetos estelares maciços que os astrônomos observaram desde 2019.


 Dissecando as propriedades das fusões de estrelas-buracos negros de nêutrons originárias de aglomerados estelares densos

Primeiramente as Estrelas muito mais massivas do que nosso sol geralmente terminam suas vidas como uma estrela de nêutrons ou buraco negro. Segundo as Estrelas de nêutrons emitem pulsos regulares de radiação que permitem sua detecção. Sem duvida, em agosto de 2017, quando a primeira fusão de estrelas de nêutrons dupla foi observada, cientistas de todo o mundo detectaram luz da explosão com seus telescópios. Contudo os buracos negros permanecem escondidos porque sua atração gravitacional é tão forte que nem mesmo a luz pode escapar tornando-os invisíveis aos detectores eletromagnéticos.

Não obstante, se dois buracos negros se fundem, o evento pode ser invisível, mas é detectável a partir de ondulações no espaço-tempo na forma das chamadas ondas gravitacionais. Ao que tudo indica certos detectores, como o "Laser Interferometer Gravitational Waves Observatory" (LIGO) nos EUA, são capazes de detectar essas ondas. Por outro lado, a primeira observação direta bem sucedida foi feita em 2015. Sendo que o sinal foi gerado pela fusão de dois buracos negros. Consequentemente neste evento pode não ser a única fonte de ondas gravitacionais, que também poderia vir da fusão de duas estrelas de nêutrons ou um buraco negro com uma estrela de nêutrons. Segundo Dr. Arca Sedda, será descoberto as diferenças é um dos grandes desafios na observação desses eventos.

Segundo o estudo do pesquisador de Heidelberg analisou a fusão de pares de buracos negros e estrelas de nêutrons. Pois, usou simulações detalhadas de computador para estudar as interações entre um sistema composto por uma estrela e um objeto compacto, como um buraco negro, e um terceiro objeto de roaming maciço que é necessário para uma fusão. Contudo, os resultados indicam que essas interações entre três corpos podem de fato contribuir para fusões de estrelas de nêutrons-buracos negros em regiões estelares densas, como aglomerados estelares globulares. Conforme Manuel Arca Sedda explica : "Uma família especial de fusões dinâmicas distintamente diferente das fusões em áreas isoladas pode ser definida".

No entanto, a fusão de um buraco negro com uma estrela de nêutrons foi observada pela primeira vez por observatórios de ondas gravitacionais em agosto de 2019. Apesar disso, observatórios ópticos ao redor do mundo não foram capazes de localizar uma contrapartida eletromagnética na região de onde o sinal de onda gravitacional se originou, sugerindo que o buraco negro havia devorado completamente a estrela de nêutrons sem primeiro destruí-la. Conforme descrito pelo Dr. Arca Sedda, se confirmada, esta pode ser a primeira fusão de estrelas de nêutrons-buraco-nêutrons observadas detectada em um ambiente estelar denso.

Os resultados desse quadro são devido a detecção de ondas gravitacionais emitidas durante uma fusão de buracos negros de nêutrons e a contraparte eletromagnética. Por isso, fica evidente que associada fornecerá uma riqueza de informações sobre a evolução estelar da matéria nuclear, e a relatividade geral. Espera-se, dessa forma a estrutura teórica sobre binários de estrelas-buracos negros de nêutrons formados isoladamente seja bem estabelecida, o quadro é frouxamente restrito para aqueles que formam através de interações dinâmicas.

É possível que as simulações n-body mostrem que fusões que se formam em aglomerados globulares e nucleares poderiam exibir marcas distintas em comparação com fusões isoladas, me parece que, massas maiores, buracos negros mais pesados, e a tendência de não ter nenhuma contrapartida eletromagnética associada. Podemos perceber conforme citado acima que esse quadro remete o recursos podem representar uma ferramenta útil para interpretar observações futuras. Não é exagero afirmar que esse tema, relata o Universo, ondas gravitacionais emitidas a partir de fusões dinâmicas poderiam ser desvendadas por detectores sensíveis na faixa de frequência decihertz, por conseguinte aqueles que ocorrem na faixa de distância de Andrômeda e do Aglomerado de Virgem poderiam ser acessíveis a detectores de baixa frequência.

Fonte:
Arca Sedda, M. Dissecting the properties of neutron star–black hole mergers originating in dense star clusters. Commun Phys 3, 43 (2020). https://doi.org/10.1038/s42005-020-0310-x