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Novo medo desbloqueado: buracos negros fugitivos
Este artigo foi publicado originalmente em A conversa. A publicação contribuiu com o artigo para Space.com’s Vozes de especialistas: artigos de opinião e insights.
No ano passado, os astrônomos ficaram fascinados por um asteroide em fuga passando pelo nosso sistema solar de algum lugar muito além. Movia-se a cerca de 68 quilómetros por segundo, pouco mais do que o dobro da velocidade da Terra em torno do Sol.
Imagine se fosse algo muito maior e mais rápido: um buraco negro viajando a cerca de 3.000 km por segundo. Não o veríamos chegando até que suas intensas forças gravitacionais começassem a girar em torno das órbitas dos planetas exteriores.
Isto pode parecer um pouco ridículo – mas no ano passado várias evidências foram reunidas para mostrar que tal visitante não é impossível. Astrônomos viram sinais claros de fuga buracos negros supermassivos rasgando outras galáxias e descobrindo evidências de que fugitivos menores e indetectáveis provavelmente também estão por aí.
Buracos negros fugitivos: a teoria
A história começa na década de 1960, quando o matemático neozelandês Roy Kerr encontrou uma solução para o problema de Einstein. relatividade geral equações que descreveram buracos negros giratórios. Isso levou a duas descobertas cruciais sobre buracos negros.
Primeiro, o “teorema sem cabelo“, o que nos diz que os buracos negros podem ser distinguidos apenas por três propriedades: sua massa, seu spin e sua carga elétrica.
Para o segundo momento, precisamos pensar na famosa fórmula de Einstein E = MC² que diz que a energia tem massa. No caso de um buraco negro, a solução de Kerr diz-nos que até 29% da massa de um buraco negro pode estar na forma de energia rotacional.
O físico inglês Roger Penrose deduzido há 50 anos que esta energia rotacional dos buracos negros pode ser liberada. Um buraco negro giratório é como uma bateria capaz de liberar grandes quantidades de energia giratória.
Um buraco negro pode conter cerca de 100 vezes mais energia extraível do que uma estrela da mesma massa. Se um par de buracos negros se fundir num só, grande parte dessa vasta energia pode ser libertada em poucos segundos.
Foram necessárias duas décadas de meticulosos cálculos de supercomputadores para entender o que acontece quando dois buracos negros giratórios colidem e se aglutinam, criando ondas gravitacionais. Dependendo de como os buracos negros estão girando, a energia das ondas gravitacionais pode ser liberada com muito mais força em uma direção do que em outras – o que faz com que os buracos negros disparem como um foguete na direção oposta.
Se as rotações dos dois buracos negros em colisão estiverem alinhadas da maneira correta, o buraco negro final poderá ser impulsionado por foguetes a velocidades de milhares de quilômetros por segundo.
Aprendendo com buracos negros reais
Tudo isso era teoria, até que os observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo começaram a detectar os gritos e gritos das ondas gravitacionais emitidas por pares de buracos negros em colisão em 2015.
Uma das descobertas mais emocionantes foi a dos “ringdowns” dos buracos negros: um toque em forma de diapasão de buracos negros recém-formados que nos fala sobre sua rotação. Quanto mais rápido eles giram, mais tempo tocam.
Observações cada vez melhores de buracos negros coalescentes revelaram que alguns pares de buracos negros tinham eixos de rotação orientados aleatoriamente e que muitos deles tinham energia de rotação muito grande.
Tudo isso sugeria que buracos negros fugitivos eram uma possibilidade real. Movendo-se a 1% de velocidade da luzas suas trajetórias através do espaço não seguiriam as órbitas curvas das estrelas nas galáxias, mas seriam quase retas.
Buracos negros fugitivos avistados na natureza
Isto nos leva ao passo final da nossa sequência: a descoberta real de buracos negros fugitivos.
É difícil procurar buracos negros fugitivos relativamente pequenos. Mas um buraco negro descontrolado de um milhão ou bilhão de massas solares criará enormes perturbações nas estrelas e no gás ao seu redor à medida que viaja através de uma galáxia.
Prevê-se que deixem rastros de estrelas em seu rastro, formando-se a partir de gás interestelar, da mesma forma que rastros de nuvens se formam na esteira de um avião a jato. As estrelas se formam a partir do colapso de gás e poeira atraídas pelo buraco negro que passa. É um processo que duraria dezenas de milhões de anos enquanto o buraco negro em fuga atravessa uma galáxia.
Em 2025, vários artigos mostraram imagens de faixas surpreendentemente retas de estrelas dentro de galáxias, como a imagem abaixo. Estas parecem ser evidências convincentes de buracos negros em fuga.
Um artigo, liderado pelo astrônomo de Yale Pieter van Dokkum, descreve uma galáxia muito distante fotografada pelo telescópio James Webb com um rastro surpreendentemente brilhante 200.000 anos-luz de comprimento. O rasto mostrou os efeitos de pressão esperados da compressão gravitacional do gás à medida que um buraco negro passa: neste caso sugere um buraco negro com uma massa 10 milhões de vezes a do Sol, viajando a quase 1.000 km/s.
Outro descreve um rastro longo e reto atravessando uma galáxia chamada NGC3627. Este é provavelmente causado por um buraco negro com cerca de 2 milhões de vezes a massa do Sol, viajando a 300 km/s. Seu rastro tem cerca de 25.000 anos-luz de comprimento.
Se essas fugas extremamente massivas existem, seus primos menores também deveriam existir, porque as observações das ondas gravitacionais sugerem que algumas delas se juntam com os giros opostos necessários para criar chutes poderosos. As velocidades são facilmente rápidas o suficiente para que eles viajem entre galáxias.
Portanto, buracos negros descontrolados que atravessam e entre galáxias são um novo ingrediente do nosso notável universo. Não é impossível que um deles possa aparecer no nosso sistema solar, com resultados potencialmente catastróficos.
Não devemos perder o sono por causa desta descoberta. As probabilidades são minúsculas. É apenas outra maneira pela qual a história do nosso universo se tornou um pouco mais rica e emocionante do que era antes.
