Se o tempo para quando um objeto cai em um buraco negro, como o LIGO pode ver dois buracos negros colidindo?

Data de Publicação: 1 de dezembro de 2021 20:37:00 Por: Marcello Franciolle

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Sempre entendi que, de acordo com a relatividade geral, um observador distante de alguém que cai em um buraco negro iria vê-lo desacelerar, em seguida, parar virtualmente no horizonte de eventos e ficar “barrado”. Então, como o LIGO pode registrar dois buracos negros combinados em milissegundos?

Kevin Hooper

Calgary, Alberta

Um observador distante nunca veria alguém cruzar o horizonte de eventos de um buraco negro, de acordo com a teoria da relatividade de Einstein. Crédito da imagem: Astronomy: Roen Kelly

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Vamos considerar GW150914, a primeira fusão de buraco negro binário detectada por ondas gravitacionais. Com base nos sinais observados, os cientistas do LIGO estimam que os buracos negros para este evento tinham cerca de 29 e 36 vezes a massa do Sol, e o evento ocorreu há 1,3 bilhão de anos. Cerca de 3 vezes a massa do Sol foi convertida em ondas gravitacionais em uma fração de segundo, com uma potência de pico de cerca de 50 vezes a de todo o universo visível. Observando o tempo de chegada dos sinais, o detector em Livingston registrou o evento 7 milissegundos antes do detector em Hanford - os cientistas podem dizer que a fonte estava localizada no hemisfério sul.

Agora, Como um pulso de luz enviado por alguém caindo em um buraco negro é diferente das ondas gravitacionais emitidas durante uma fusão? A luz óptica tem um comprimento de onda, a distância entre duas cristas de uma onda de luz é de cerca de 1.000 nanômetros (um fio de cabelo tem cerca de 90.000 nm de largura). Para alguém caindo em um buraco negro e enviando aquele pulso de luz, a luz será emitida de algum local próximo ao horizonte de eventos, ou ponto sem retorno.

As ondas gravitacionais, por outro lado, não podem ser atribuídas a uma origem específica na região do espaço-tempo em torno dos buracos negros. Isso faz mais sentido quando olhamos nosso sinal de exemplo. As ondas produzidas durante GW150914 têm um comprimento de onda de 1.864 milhas (3.000 km), que é maior do que o tamanho do sistema!

Em outras palavras, a principal diferença entre ondas gravitacionais e pulsos de luz é que as primeiras podem ser pensadas, como sendo emitidas de todo o espaço-tempo dinâmico e vibrante em torno da fusão de dois buracos negros. Eles não correspondem a nenhum local específico, como os horizontes de eventos do buraco negro, onde a gravidade é tão forte que nem mesmo a luz pode escapar.

Katerina Chatziioannou

Professora assistente de física, Instituto de Tecnologia da Califórnia

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Referência:

Ask Astro: If time stops for an object falling into a black hole, how can LIGO see black holes colliding? Astronomy, 01, dez. 2021. Disponível em: <https://astronomy.com/magazine/news/2021/12/ask-astro-if-time-stops-for-an-object-falling-into-a-black-hole-how-can-ligo-see-black-holes-colliding>. Acesso em: 01, dez. 2021.

SVITIL, Kathy. GW150914 LIGO Opens New Window on the Universe with Observation of Gravitational Waves from Colliding Black Holes. LIGO - Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, Pasadena, CA, -, -. -. Disponível em: <https://www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw150914>. Acesso em: 01, dez. 2021.

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