A detecção de ondas gravitacionais permite sondar os segredos da gravidade, e testar a teoria de Einstein.

No início deste ano, astrônomos descobriram o que parecia ser um par de buracos negros supermassivos circulando em direção a uma colisão tão poderoso que iria enviar uma explosão de ondas gravitacionais de afluência através do tecido do próprio espaço-tempo.

Agora, em um estudo publicado na revista Nature, os astrónomos da Universidade de Columbia fornecem evidências adicionais de que um par de buracos negros que orbitam perto está causando os flashes de luz rítmicas provenientes de PG quasar 1302-102.

Com base nos cálculos da massa do par, juntos, e em relação ao outro, os pesquisadores passam a prever um smashup 100.000 anos a partir de agora, uma impossivelmente longo tempo para seres humanos, mas o piscar de um olho a uma estrela ou um buraco negro. Em espiral em conjunto 3,5 bilhões de anos-luz de distância, no fundo da constelação de Virgem, a dupla está separada por uma simples luz de semana. Em contraste, o par mais próximo buraco negro previamente confirmado é separado por 20 anos-luz.

"Este é o mais próximo que temos vindo a observar dois buracos negros em seu caminho para uma colisão maciça", disse o autor sênior do estudo, Zoltan Haiman, astrônomo Columbia. "Assistindo a este processo atingir o seu ponto culminante pode nos dizer se os buracos negros e as galáxias crescem no mesmo ritmo e, finalmente, testar uma propriedade fundamental do espaço-tempo: a sua capacidade de realizar vibrações chamadas de ondas gravitacionais, produzido no ano passado, mais violenta, palco da fusão. "

No centro da maioria das galáxias gigantes, incluindo a nossa própria Via Láctea, encontra-se um buraco negro supermassivo tão denso que nem mesmo a luz pode escapar. Com o tempo, os buracos negros crescem maiores - milhões a bilhões de vezes mais maciças do que o sol - por devorar estrelas, galáxias e até mesmo outros buracos negros.

Um buraco negro supermassivo sobre a canibalizar seu próprio pode ser detectada pela cintilação misteriosa de um quasar - o farol de luz produzidos por buracos negros como eles queimam através de gás e poeira girando em torno deles. Normalmente, os quasares iluminar e escurecer aleatoriamente, mas quando dois buracos negros estão à beira de se unir, o quasar aparece a piscar em intervalos regulares, como uma lâmpada no timer.

Recentemente, uma equipe liderada por Matthew Graham, um astrônomo computacional no Instituto de Tecnologia da Califórnia, projetado um algoritmo para escolher repetir sinais de luz a partir de 247.000 quasares monitorados por telescópios no Arizona e na Austrália. Dos 20 pares de buracos negros candidatos descobertos, eles se concentraram na mais atraente brilhante quasar-- PG 1302-102. Em um estudo realizado em janeiro na revista Nature, eles mostraram que PG 1302-102 apareceu para iluminar por 14 por cento a cada cinco anos, indicando que o par estava a menos de um décimo de um ano-luz de distância.

Intrigado, Haiman e seus colegas se perguntou se eles poderiam construir um modelo teórico para explicar o sinal de repetição. Se os buracos negros eram tão perto como previsto, a pessoa tinha que estar circulando uma contrapartida muito maior em quase um décimo da velocidade da luz, eles hipótese. A essa velocidade, o buraco negro menor parece iluminar quando se aproximava da linha de visão da Terra sob o efeito radiante Doppler relativista.

Se estiver correta, eles previram que iria encontrar um ciclo de cinco anos de emissões ultravioletas do quasar - apenas duas vezes e meia mais variável em sua intensidade. Analisando observações UV recolhidos pelo Hubble e Galex telescópios espaciais da NASA encontraram exatamente isso.

Explicações anteriores para o sinal de repetição incluem uma urdidura nos discos de detritos que orbitam os buracos negros, um balanço na linha central de um buraco negro e um disco de detritos torto formado como um buraco negro atrai o material fora do outro - tudo para criar a impressão de um flicker periódica da Terra.

O novo estudo também oferece uma nova técnica para investigar outros buracos negros convergentes, disseram os pesquisadores. Ao estimar a massa combinada e relativa da PG 1302-102 de buracos negros, eles diminuir o tempo previsto queda do par para entre 20.000 e 350.000 anos a partir de agora com uma melhor estimativa de 100.000 anos. (O tempo de queda prevista pela equipe de Graham era 10.000 a vários milhões de anos a partir de agora com uma melhor estimativa de 250.000 anos).

"Nós podemos começar a colocar números sobre as taxas que os buracos negros se reúnem e se acumulam em maiores buracos negros, e usam o que estamos aprendendo a procurar mais buracos negros pares", disse o autor do estudo David Schiminovich, astrônomo Columbia.

Um pequeno aumento no número de buracos negros binários descobertas fez os astrônomos ficarem esperançosos de que uma colisão pode ser detectado na próxima década. Este Verão, Graham e seus colegas relataram mais 90 candidatos, enquanto astrônomos Columbia esperar para logo revelar descobertas de sua própria, a partir de dados coletados no Observatório Palomar, na Califórnia.

Com mais buracos negros para assistir, a chance de testemunhar um acidente e as ondas gravitacionais previstas, mas ainda não detectado, pela teoria geral da relatividade de Einstein.

"A detecção de ondas gravitacionais nos permite sondar os segredos da gravidade e testar a teoria de Einstein no ambiente mais extremo em nosso universo - buracos negros", disse o principal autor do estudo, Daniel D'Orazio, um estudante de graduação na Universidade de Columbia. "Chegar lá é um santo graal do nosso campo."