A erupção de raios gama sugere que casal de buracos negros da LIGO vieram de uma estrela maciça

Tanto no evento de ondas gravitacionais quanto na explosão de raios gama, os buracos negros individuais devem ter nascido juntos, com uma separação inicial da ordem do tamanho da Terra, e fundiram-se em poucos minutos.

Em 14 de setembro, 2015, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO) detectou ondas gravitacionais a partir da fusão de dois buracos negros com 29 e 36 vezes a massa do Sol. Tal evento é esperado para ser invisível, mas o Telescópio Espacial Fermi detectou uma explosão de raios gama apenas uma fração de segundo após o sinal do LIGO. Uma nova pesquisa sugere que os dois buracos negros podem ter residido dentro de uma única estrela maciça cuja morte gerou a explosão de raios gama.

"É o equivalente cósmico de uma mulher grávida carregando gêmeos  dentro de sua barriga", disse o astrofísico de Harvard Avi Loeb, do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA).

Normalmente, quando uma estrela maciça chega ao fim da sua vida, o seu núcleo entra em colapso em um único buraco negro. Mas se a estrela estava girando muito rapidamente, o seu núcleo pode esticar em forma de haltere e fragmentar-se em dois aglomerados, cada uma formando seu próprio buraco negro.

Uma estrela muito massiva, muitas vezes se forma a partir da fusão de duas estrelas menores, conforme necessário. E uma vez que as estrelas giram uma em torno da outra cada vez mais rápido, à medida que se unem em uma espiral, seria de esperar que a estrela mesclada resultante gire muito rapidamente.

Após o par buraco negro se formar, o envelope exterior da estrela corre para dentro em direção a elas. Tanto no evento de ondas gravitacionais quanto na explosão de raios gama, os buracos negros individuais devem ter nascido juntos, com uma separação inicial da ordem do tamanho da Terra, e fundiram-se em poucos minutos. O buraco negro único recém-formado se alimenta da matéria em queda, consumindo o material a cada segundo e se alimentando dos jatos de matéria que explodiram para fora, para criar a explosão.

Fermi detectou a explosão apenas 0,4 segundos após LIGO detectado ondas gravitacionais, e da mesma área geral do céu. No entanto, o satélite de raios gama INTEGRAL Europeia não confirmou o sinal.

"Mesmo se a detecção Fermi for um falso alarme, eventos futuros da LIGO devem ser monitorados para acompanhar a luz independentemente se ele se originaram a partir de fusões de buracos negros ou não. A natureza sempre nos surpreende", diz Loeb.

Se mais explosões de raios gama forem detectadas a partir de eventos de ondas gravitacionais, isso irá oferecer um novo método promissor de medição de distâncias cósmicas e a expansão do universo. Ao avistar o brilho de uma explosão de raios gama e medir o seu desvio para o vermelho, em seguida, comparando-a com a medição da distância independente do LIGO, os astrônomos podem precisamente restringir os parâmetros cosmológicos. "Buracos negros astrofísicos são muito mais simples do que outros indicadores de distância, tais como supernovas, uma vez que estão totalmente definidos apenas pela sua massa e seu spin", diz Loeb.

"Isto é algo que provavelmente irá estimular o trabalho de acompanhamento vigorosa, no período crucial após a descoberta inicial LIGO, onde o desafio é compreender todas as suas implicações. Se a história serve de guia, a abordagem 'multi-mensageira' defendida por Loeb, usando ambas as ondas gravitacionais e radiação eletromagnética, mais uma vez promete uma visão mais profunda sobre a natureza física da fonte do LIGO", disse Volker Bromm, da Universidade do Texas em Austin, comentando de forma independente.


Esta pesquisa foi aceito para publicação no Astrophysical Journal Letters e está disponível online.

Traduzido e adaptado de Astronomy