Há 3 bilhões de anos aconteceu algo que mudou a composição do nosso prodigioso universo para sempre. Dois grandes buracos negros colidiram, resultando em uma explosão intensa e formando um objeto solitário 49 vezes maior do que o sol.

A explosão formou e liberou uma quantidade de energia duas vezes maior que a massa do sol dentro de uma fração de segundo. Esse fenômeno emitiu ondas de gravitação tão poderosas que alteraram o espaço-tempo em si. Um buraco negro supermaciço surgiu no rescaldo. Os cientistas recentemente conseguiram detectar esta colisão cataclísmica e estão aprendendo mais sobre os buracos negros e o cosmos como consequência.

O observatório de ondas gravitacionais de última geração da National Science Foundation conduziu essas descobertas. A instalação é chamada de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). É administrado por um grupo internacional de cientistas, incluindo alguns da NASA, MIT e Caltech.

LIGO tem dois locais diferentes nos EUA, um em Hanford, no estado de Washington e o outro perto de Livingston, na Louisiana. Eles ficam propositadamente afastados cerca de 1.800 milhas (quase 3.000 km). As ondas da gravidade eram incrivelmente sutis. Eles alteraram o espaço na Terra e ao redor dela em uma escala muito pequena, apenas da largura de um próton. No entanto, o interferômetro do observatório é tão sensível que pode capturar ocorrências tão delicadas quanto essa.

Um interferômetro é basicamente um instrumento de medição a laser que pode detectar ondas gravitacionais e localizar sua fonte. Ao observar cuidadosamente a luz e o espaço com dois interferômetros gigantes, os pesquisadores podem aprender muito mais sobre a gravidade, uma das quatro principais forças do universo. Os cientistas da LIGO dizem que esses observatórios duplos estão no mesmo nível de complexidade do Grande Colisor de Hádrons (LHC) no CERN. É provável que LIGO que faça descobertas que irão afetar a mecânica quântica, a relatividade, a astronomia e até mesmo a física nuclear.

Esta é a terceira vez que as ondas de gravidade foram detectadas usando instrumentos na Terra e a primeira medida direta. Agora sabemos mais sobre buracos negros, como eles são formados, as áreas em que ocorrem e como dois deles podem acabar se fundindo. Neste caso particular, um era cerca de 30 vezes maior do que o Sol e o outro 19 vezes maior. O maior absorveu o menor para dentro dele.

Quando se aproximaram, eles começaram a girar um ao redor do outro, como em uma valsa, enviando ondas gravitacionais à medida que avançavam, cada vez mais perto até chegarem à colisão, causando uma explosão de proporções astronômicas. Parece sombrio e romântico. As descobertas foram publicadas na revista Physical Review Letters. Os pesquisadores conseguiram capturar sons associados ao seu abraço final, que você pode ouvir aqui:

Porém, o que é um buraco negro, exatamente? Um buraco negro de massa estelar é o resto de uma estrela já poderosa. Os astrônomos acreditam que, quando uma estrela maciça esgotar o combustível nuclear, ele implode. Uma estrela menor, digamos do tamanho do nosso sol, acabará por expandir-se para um gigante vermelha e, em seguida, colapsar em uma anã branca.

Com estrelas muito maiores, acontece algo diferente. A pressão externa, uma vez que empurra energia para o espaço, desapareceu. Como resultado, a pressão de puxar a gravidade não é mais compensada e, portanto, começa a puxar tudo com uma força tremenda. As ondas gravitacionais que resultaram na união desses dois buracos negros foram detectadas em setembro e dezembro de 2015. Pesquisadores já estudaram muito mais desde então.

Membro da equipe da LIGO, Laura Cadonati, da Geórgia Tech, disse à National Geographic: “Antes de nossas descobertas, nem sabíamos com certeza que esses buracos negros existiam”. Além disso, os astrônomos sentiram que não podiam ter mais de 10 massas solares. Estes buracos negros recentemente descobertos são muito maiores que isso.

Uma das teorias é que tais buracos negros eram provenientes de estrelas, constituídas principalmente por hélio e hidrogênio. Estes gases são estáveis e perdem pouca massa ao longo do tempo. Quando a estrela expira, mais massa está envolvida na implosão, tornando o evento muito mais poderoso.

A equipe da LIGO estudou cuidadosamente as ondas gravitacionais detectadas. A partir delas, eles puderam determinar a direção em que cada buraco negro estava girando antes da colisão do eixo de cada um. A partir daí, os cientistas teorizaram que estas podem ter sido estrelas irmãs. Os seus restos dançavam orbes na escuridão, circulando um ao outro como predadores, até que o maior engoliu o menor.

No entanto, alguns dados sugerem que essas estrelas estavam realmente distantes, inicialmente e, finalmente, se encontraram na órbita do outro. Os cientistas esperam que essas descobertas lhes proporcionem uma melhor compreensão das estrelas, de como elas se desenvolvem ao longo Tempo, e mais sobre aglomerados estelares. Eles também esperam obter informações, se puderem, sobre a existência de matéria escura.

Einstein previu essas ondas gravitacionais há um século, ao formular a relatividade, mas ele pensou que o efeito era tão imperceptível, que nunca seríamos capazes de medi-lo. Agora, não só podemos medir, como também usamos os dados coletados para entender o universo de uma maneira totalmente nova.

A maioria de nossas observações do universo foram eletromagnéticas até a data. Mas com medidas gravitacionais precisas e observações, poderemos aprender mais sobre o universo através de um ponto de vista completamente diferente.[Big Think]