Os cientistas observaram o que parece ser um buraco negro volumoso emaranhado com um mais comum. A equipe de pesquisa, que inclui fa­sicos da Universidade de Maryland, detectou dois buracos negros se fundindo, mas um dos buracos negros era 1 1/2 vezes mais massivo do que qualquer um já observado em uma colisão de buraco negro. Os pesquisadores acreditam que o buraco negro mais pesado no par pode ser o resultado de uma fusão anterior entre dois buracos negros. Este tipo de combinação hiera¡rquica de buracos negros foi hipotetizado no passado, mas o evento observado, denominado GW190521, seria a primeira evidência para tal atividade. O Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) Scientific Collaboration (LSC) e Virgo Collaboration anunciaram a descoberta em dois artigos publicados em 2 de setembro de 2020, nos peria³dicosPhysical Review Letters and Astrophysical Journal Letters .

Os cientistas identificaram os buracos negros em fusão detectando as ondas gravitacionais - ondulações na estrutura do Espaço-tempo - produzidas nos momentos finais da fusão . As ondas gravitacionais de GW190521 foram detectadas em 21 de maio de 2019, pelos detectores gaªmeos LIGO localizados em Livingston, Louisiana, e Hanford, Washington, e o detector Virgo localizado perto de Pisa, Ita¡lia.

"A massa do buraco negro maior do par o coloca em uma faixa onde éinesperado dos processos astrofisicos regulares", disse Peter Shawhan, professor de física da UMD, investigador principal do LSC e coordenador de ciência observacional do LSC. "Parece muito grande para ter sido formado a partir de uma estrela em colapso, que éde onde geralmente vão os buracos negros."

O maior buraco negro no par que se funde tem uma massa 85 vezes maior que o sol. Um cena¡rio possí­vel sugerido pelos novos artigos éque o objeto maior pode ter sido o resultado de uma fusão de buraco negro anterior, em vez de uma única estrela em colapso. De acordo com o entendimento atual, estrelas que poderiam dar origem a buracos negros com massas entre 65 e 135 vezes maiores que a do sol não entram em colapso ao morrer. Portanto, não esperamos que formem buracos negros.

"Desde o ina­cio, este sinal, que tem apenas um danãcimo de segundo de duração, nos desafiou a identificar sua origem", disse Alessandra Buonanno, professora de College Park na UMD e pesquisadora principal do LSC, que também foi nomeada diretora da o Instituto Max Planck de Fa­sica Gravitacional em Potsdam, Alemanha. "Mas, apesar de sua curta duração , fomos capazes de corresponder o sinal a um esperado de fusaµes de buracos negros, conforme previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein , e percebemos que hava­amos testemunhado, pela primeira vez, o nascimento de um intermediário - massar um buraco negro de um pai do buraco negro que provavelmente nasceu de uma fusão bina¡ria anterior. "

GW190521 éuma das três recentes descobertas de ondas gravitacionais que desafiam a compreensão atual dos buracos negros e permitem que os cientistas testem a teoria da relatividade geral de Einstein de novas maneiras. Os outros dois eventos inclua­ram a primeira fusão observada de dois buracos negros com massas distintamente desiguais e uma fusão entre um buraco negro e um objeto misterioso, que pode ser o menor buraco negro ou a maior estrela de naªutrons já observada. Um trabalho de pesquisa que descreve o último foi publicada no Astrophysical Journal Letters em 23 de junho de 2000, enquanto um artigo sobre o ex evento serápublicada em breve no Physical Review D .

"Todos os três eventos são novos com massas ou proporções de massa que nunca vimos antes", disse Shawhan, que também émembro do Joint Space-Science Institute, uma parceria entre o UMD e o Goddard Space Flight Center da NASA. "Portanto, não apenas estamos aprendendo mais sobre buracos negros em geral, mas por causa dessas novas propriedades, podemos ver os efeitos da gravidade em torno desses corpos compactos que não vimos antes. Isso nos da¡ a oportunidade de testar a teoria da relatividade geral de novas maneiras. "

Por exemplo, a teoria da relatividade geral prevaª que sistemas binários com massas distintamente desiguais produzira£o ondas gravitacionais com harma´nicos mais elevados, e éexatamente isso que os cientistas foram capazes de observar pela primeira vez.

"O que queremos dizer quando dizemos harma´nicos mais elevados écomo a diferença de som entre um dueto musical com maºsicos tocando o mesmo instrumento em comparação com instrumentos diferentes", disse Buonanno, que desenvolveu os modelos de forma de onda para observar os harma´nicos com seu grupo LSC. "Quanto mais subestrutura e complexidade o bina¡rio tem - por exemplo, as massas ou spins dos buracos negros são diferentes - mais rico éo espectro da radiação emitida."

Além dessas três fusaµes de buracos negros e uma fusão de estrela de naªutrons binários relatada anteriormente, a execução de observação de abril de 2019 a mara§o de 2020 identificou 52 outros eventos de ondas gravitacionais potenciais. Os eventos foram postados em um sistema de alerta paºblico desenvolvido pelo LIGO e membros da colaboração de Virgem em um programa originalmente liderado por Shawhan para que outros cientistas e membros interessados ​​do paºblico possam avaliar os sinais das ondas gravitacionais.

"Eventos de ondas gravitacionais estãosendo detectados regularmente", disse Shawhan, "e alguns deles estãorevelando ter propriedades nota¡veis ​​que estãoestendendo o que podemos aprender sobre astrofa­sica."