Colisão de buracos negros vai causar (ou já causou) o apocalipse

Aparentemente, o apocalipse ainda vai acontecer — ao menos em uma galáxia a 3,5 bilhões de anos-luz daqui. No final do ano passado, uma equipe de astrônomos do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) informou que dois buracos negros supermaciços pareciam estar em uma espiral conjunta no sentido de uma colisão cataclísmica que poderia significar o fim daquela galáxia.

A prova era um cintilar rítmico do núcleo galáctico, um quasar conhecido como PG 1302-102, que Matthew Graham e colegas interpretaram como uma dança de acasalamento fatal da dupla de buracos negros com uma massa total superior a um bilhão de sóis. Os astrônomos calcularam que a fusão poderia liberar uma energia igual à explosão de cem milhões de supernovas, principalmente na forma de reverberações violentas no espaço-tempo conhecidas como ondas gravitacionais, explodindo estrelas dessa galáxia desafortunada.

Agora, uma nova análise do sistema feita por Daniel D’Orazio e colegas da Universidade Columbia acrescentou peso àquela conclusão. D’Orazio, estudante de pós-graduação, e os colegas Zoltan Haiman e David Schiminovich, propuseram que a maior parte da luz do quasar seja proveniente de um enorme disco de gás cercando o menor dos dois buracos negros.

À medida que os buracos negros e seus discos giram um em torno do outro em altas velocidades, a luz do disco que chega até nós recebe um estímulo dos efeitos relativistas — o impulso Doppler — da mesma forma que uma sirene se apresenta mais alta e aguda conforme se aproxima, originando um aumento periódico no brilho a cada cinco anos.

O modelo dos astrônomos de Columbia prevê que a variação seria de duas ou três vezes maior em luz ultravioleta do que na luz visível. E é exatamente isso que descobriram ao comparar dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble e do telescópio espacial Galex, da Nasa, a agência espacial norte-americana, com os dados de luz visível anteriormente analisado pelo grupo de Graham.

“O importante é que o impulso Doppler é inevitável”, disse Haiman por e-mail. Dadas as hipóteses razoáveis sobre a massa dos dois buracos negros, o modelo prevê os dados ultravioletas corretos. “É raro em astronomia ‘bagunçada’ ter um efeito de limpeza incontestável, que explique os dados”, ele escreveu. Observações posteriores das emissões ultravioleta e da luz visível nos próximos anos poderão auxiliar a definir precisamente o caso, afirmaram os autores. A pesquisa foi publicada na semana passada no periódico Nature.

O modelo sugere que os buracos negros estejam orbitando um ao outro a uma distância de 320 bilhões de quilômetros, menos de um décimo de ano-luz, quase nada em termos cósmicos. Nessa distância, os buracos negros perderiam rapidamente a energia emitindo ondas gravitacionais e entrariam em uma espiral até a explosão final em cem mil anos, disse Haiman, dependendo de suas massas relativas.

“Basicamente, quanto mais maciço os buracos, mais velozmente as ondas gravitacionais os impulsionam, e nós exigimos que sejam tão maciços quanto puderem ser”, ele disse por e-mail. Para o modelo se sustentar, o maior dos buracos negros precisa ter uma massa de um bilhão de sóis ou mais.

Como a galáxia é tão distante, o cataclismo pode muito bem já ter acontecido há mais de três bilhões de anos, mas a notícia ainda levará outros cem mil anos para chegar até nós. Então, ainda está no futuro, no que diz respeito aos terráqueos — seja quem forem naquele momento.

E. Sterl Phinney, astrônomo do Caltech e especialista em buracos negros supermaciços, concordou que o modelo de Haiman explicaria as variações do quasar. “A navalha de Occam torna tudo atraente”, ele escreveu no e-mail, referindo-se ao princípio consagrado segundo o qual os físicos deveriam adotar a teoria mais simples que combine com os fatos. Todavia, Phinney considerou surpreendente achar dois buracos negros supermaciços que se aproximaram tanto.

Previstos na teoria geral da relatividade de Albert Einstein, os buracos negros são objetos tão densos que nem a luz pode escapar deles. Toda galáxia digna do nome parece ter um buraco negro supermaciço, pesando milhões ou bilhões de vezes a mais que o Sol, arrotando centelhas de estrelas e gás quase devorados.

Quando as galáxias se fundem, os buracos negros residentes são obrigados a casamentos forçados, um orbitando o outro. Entretanto sem interações gravitacionais com estrelas ou gás interestelar, os buracos negros supermaciços não conseguem se aproximar o suficiente um do outro para mergulhar em uma espiral mortal rápida, situação conhecida como o problema do “parsec final”; o parsec é uma unidade de distância astronômica de 3,26 anos-luz.

Assim, como explicou Phinney, a menos que centenas de milhões de massas solares de gás acompanhem os buracos negros, “não existem formas muito convincentes de levá-los a separações menores”, como os buracos em PG 1302-102.

Pelo menos essa é a teoria. Se tais sistemas são comuns, as ondas gravitacionais emanadas por eles deveriam varrer o universo e atrapalhar o ritmo de sinais dos pulsares, efeito que poderia ser detectado nos próximos anos por vários programas contínuos para cronometrar pulsares.

“A teoria científica tem a mesma qualidade dos testes pelos quais passou”, escreveu D’Orazio em e-mail. Embora a relatividade geral tenha passado em todas as observações e testes experimentais aos quais foi submetida até agora, algumas de suas previsões somente podem ser testadas nos ambientais gravitacionais mais extremos, isto é, nos buracos negros. “A detecção de ondas gravitacionais é uma prova direta desta região e, portanto, dos segredos da gravidade.”

UOL