A maior fusão de buracos negros de todos os tempos está chegando, e em breve
Uma região da galáxia de Andrômeda, como fotografada pelo Tesouro Pancromático Hubble Andrômeda do Hubble, juntamente com o incomum objeto emissor de raios-X J0045 + 41, agora conhecido por ser um buraco negro supermassivo binário ultra-distante. Crédito da imagem: NASA/CXC/Universidade de Washington/ESA .
Às vezes, você olha para uma galáxia próxima e o que encontra além dela mudará tudo.
A teoria da Relatividade Geral de Einstein resistiu a todos os testes por mais de um século.
A imagem da Relatividade Geral do espaço-tempo curvo, onde a matéria e a energia determinam como os sistemas orbitais e inspiradores evoluem ao longo do tempo, fez previsões bem-sucedidas que nenhuma outra teoria pode igualar. Ondulações no espaço-tempo podem ser geradas por estrelas em órbita rápida (estrelas de nêutrons, anãs brancas ou buracos negros). Crédito da imagem: NASA.
Da curvatura da luz das estrelas ao decaimento orbital, as previsões de Einstein para o comportamento do espaço-tempo nunca falharam.
À medida que duas estrelas de nêutrons orbitam uma à outra, a teoria da relatividade geral de Einstein prevê o decaimento orbital e a emissão de radiação gravitacional. Nos estágios finais de uma fusão - nunca antes observada em ondas gravitacionais - a amplitude deve atingir um pico tão alto que o LIGO poderia, concebivelmente, detectá-las. Crédito da imagem: NASA (L), Instituto Max Planck de Radioastronomia / Michael Kramer.
Desde 2015, os estágios finais de inspirações e fusões de buracos negros e estrelas de nêutrons foram observados diretamente.
Com inúmeras fusões de buracos negros-buracos negros em seu cinturão e até mesmo uma colisão de estrelas de nêutrons com estrelas de nêutrons, a astronomia de ondas gravitacionais floresceu em uma ciência genuína nos últimos dois anos. Crédito da imagem: LIGO-Virgo/Frank Elavsky/Northwestern University.
O santo graal das fusões de buracos negros, no entanto, seria um sistema inspirador que poderíamos monitorar consistentemente durante todo o processo de decaimento, culminando em uma fusão.
Embora vários buracos negros e até pares de buracos negros tenham sido detectados, teríamos que esperar milhões de anos para que qualquer um deles se fundisse. Crédito da imagem: NASA/Goddard Space Flight Center/S. Immler e H. Krimm.
As estrelas de nêutrons não são melhores; os binários que encontramos não resultarão em uma colisão por cerca de 80 milhões de anos.
Ilustração artística de duas estrelas de nêutrons em fusão. Os sistemas binários de estrelas de nêutrons também se inspiram e se fundem, mas o par orbital mais próximo que encontramos não se fundirá até quase 100 milhões de anos se passarem. Crédito da imagem: NSF / LIGO / Sonoma State University / A. Simonnet.
Em Andrômeda, a grande galáxia mais próxima da Via Láctea, vários sistemas incomuns foram encontrados.
Estrelas de todas as idades, tipos e configurações orbitais, incluindo estrelas binárias muito compactas, foram descobertas através das observações do Hubble de Andrômeda, a maior galáxia do grupo local. Crédito da imagem: Full Hubble Field: NASA/ESA/J. Dalcanton, et ai. & R. Gendler; Campo Óptico Amplo: Robert Gendler.
Um deles, J0045+41, foi originalmente pensado para ser duas estrelas orbitando uma à outra com um período de apenas 80 dias.
61 Cygni foi a primeira estrela a ter sua paralaxe medida, mas também é um caso difícil devido ao seu grande movimento próprio. Essas duas imagens, empilhadas em vermelho e azul e tiradas com quase exatamente um ano de diferença, mostram a fantástica velocidade desse sistema estelar binário. Os astrônomos originalmente pensaram que J0045+41 seria outro sistema estelar binário, mas as observações de raios-X levaram a uma conclusão ainda mais peculiar. Crédito da imagem: Lorenzo2 dos fóruns em http://forum.astrofili.org/viewtopic.php?f=4&t=27548 .
Quando observações adicionais foram feitas no raio-X, elas revelaram uma surpresa: J0045+41 não eram estrelas .
Os dados de raios-X descartaram a possibilidade de um sistema binário, enquanto os dados ópticos de acompanhamento exigiam que fossem dois buracos negros. Combinados, eles devem ser de origem supermassiva e a uma grande distância. Crédito da imagem: Raio-X: NASA/CXC/Univ. de Washington/T. Dorn-Wallenstein et al.; Óptico: NASA/ESA/J. Dalcanton, et ai. & R. Gendler.
Em vez disso, a equipe de Trevor Dorn-Wallenstein descobriu um par distante de buracos negros supermassivos , mera coincidência.
O sinal binário de buraco negro mais massivo já visto: OJ 287. Este sistema binário de buraco negro apertado leva cerca de 11 a 12 anos para completar uma órbita. O sistema recém-descoberto, J0045+41, orbita aproximadamente 50 vezes mais rápido. Crédito da imagem: S. Zola & NASA/JPL.
Efeitos relativísticos poderosos farão com que essa órbita decaia, levando a uma fusão dentro de 1.000 anos.
Uma representação artística da configuração das três espaçonaves LISA, voando em formação, com dois dos braços de laser ativos. Dadas as massas e os parâmetros orbitais de qualquer sistema, podemos prever quando ocorrerá uma fusão. O par de buracos negros supermassivos J0045 + 41, com base nos dados atuais, pode se fundir daqui a 350 anos, e um observatório de ondas gravitacionais baseado no espaço estará exclusivamente preparado para vê-lo. Crédito da imagem: AEI/MM/exozet.
Um detector de ondas gravitacionais baseado no espaço de longo período veria a órbita, a inspiração e a fusão à medida que se desenrolam: um primeiro cósmico.
https://www.youtube.com/watch?v=L640y7kYP9g
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Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .
