Set 18, 2019

Ondas gravitacionais de um buraco negro ecoam no teorema de no-hair

A relatividade geral sugere que as peculiaridades do espaço-tempo podem ser totalmente descritas pela sua massa e rotação

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Para os buracos negros, é difícil sobressair da multidão: Vestir um moicano é um não-não.

Ondulações no espaço-tempo produzido como dois buracos negros fundidos em um sugerem que os gigantes não têm "cabelo", os cientistas relatam nas Cartas de Revisão Física de 13 de setembro. Essa é outra maneira de dizer que, como previsto pela teoria geral da relatividade de Einstein, os buracos negros não têm características distintivas além da massa e da taxa na qual eles giram (SN: 9/24/10).

"Os buracos negros são objetos muito simples, em certo sentido", diz o físico Maximiliano Isi do MIT.

Detectadas pelo Observatório Avançado de Ondas Gravitacionais do Interferômetro a Laser, LIGO, em 2015, as ondulações espaço-temporais resultaram de um encontro fatídico entre dois buracos negros, que espiralaram em torno um do outro antes de colidirem juntos para formar um grande buraco negro (SN: 2/11/16). No rescaldo dessa coalescência, o recém-formado grande buraco negro passou por um período de "ringdown". O buraco oscilou ao longo de vários milissegundos ao emitir ondas gravitacionais, semelhantes à forma como um sino atingido vibra e faz ondas sonoras antes de eventualmente se acalmar.

Os buracos negros reverberantes emitem ondas gravitacionais não em uma única freqüência, mas com freqüências adicionais de vida curta conhecidas como overtones - assim como um sino toca com vários tons além de seu tom principal.

Medir a frequência principal do toque do buraco negro, bem como um overtone permitiu aos investigadores comparar essas ondas com a previsão de um buraco negro sem pêlo. Os resultados acordados dentro de 20 por cento.

Esse resultado ainda deixa algum espaço de manobra para que o teorema de ausência de pêlos seja provado errado. Mas, "É uma demonstração clara de que o método funciona", diz o físico Leo Stein, da Universidade do Mississippi, em Oxford, que não esteve envolvido na pesquisa. "E espero que a precisão aumente à medida que o LIGO melhore."

Os pesquisadores também calcularam a massa e o giro do buraco negro, usando apenas ondas do período de ringdown. Os números concordaram com os valores estimados de todo o evento - incluindo a espiral e fusão dos dois buracos negros originais - e assim reforçaram a idéia de que o comportamento do buraco negro resultante foi determinado inteiramente por sua massa e rotação.

Mas assim como um homem careca pode ter alguns fios, os buracos negros podem revelar algum cabelo em uma inspeção mais detalhada. Se o fizerem, isso pode levar a uma solução para o paradoxo da informação, um quebra-cabeça sobre o que acontece com a informação que cai num buraco negro (SN: 5/16/14). Por exemplo, em uma tentativa de resolver o paradoxo em 2016, o físico Stephen Hawking e colegas sugeriram que os buracos negros podem ter "cabelo macio" (SN: 4/3/18).

"Ainda pode ser que esses objetos tenham mais mistérios para eles que só serão revelados por medições futuras, mais sensíveis", diz Isi.