Universidade de Aveiro descobre que os buracos negros binários ‘dançam’ como a Lua

Era mais um enigma da imensa lista dos que envolvem os buracos negros binários. Que tipos de equilíbrio existem na rotação que dois buracos negros empreendem em torno um do outro? E por que leis se rege essa ‘dança’ celeste? Num trabalho recentemente publicado, Alexandre Correia, físico na Universidade de Aveiro (UA), garante que existem apenas dois tipos de equilíbrio distintos e, para o explicar, aponta um mecanismo idêntico ao que explica a rotação da Lua, quer sobre ela própria, quer em torno da Terra.

Quando dois buracos negros orbitam à volta um do outro, o seu destino é, devido à emissão de radiação gravitacional, fundirem-se e darem origem a um buraco negro maior. Durante o processo de fusão, a radiação gravitacional pode ser emitida de um modo preferencial numa direção e o buraco negro resultante sofre um ricochete na direção oposta, adquirindo uma velocidade tal que pode ser suficiente para o ejetar da galáxia onde nasceu. Esta velocidade depende das características da rotação dos buracos negros imediatamente antes da fusão. Por isso, “é importante estudar a rotação destes corpos, para que possamos entender o que aconteceu com os buracos negros na nossa galáxia”, explica Alexandre Correia, autor da investigação publicada em Janeiro na revista Monthly Notices da Royal Astronomical Society.

“A Lua e a Terra também formam um binário mas com massa muito inferior à dos buracos negros binários”, diz o especialista do Departamento de Física (DFis) da UA em sistemas solares, planetas extrassolares e física planetária. Assim, se o eixo de rotação da Lua é perturbado pela rotação da Terra e pelo movimento orbital, da mesma forma, o eixo de rotação de um buraco negro é perturbado pela rotação do outro buraco negro e pelo movimento orbital. “Os problemas são por isso muito semelhantes, a única diferença é que no caso da Lua se podem usar as equações da Mecânica Clássica, de Newton, e para os buracos negros tem de se recorrer à Relatividade Geral, de Einstein”, aponta o investigador.

O método desenvolvido no DFis para estudar a rotação dos dois buracos em torno um do outro é “simples”. Alexandre Correia descreve-o como “um método matemático que em vez de usar as equações do movimento como ponto de partida, usa os integrais do movimento”. Com este método “é mais fácil encontrar as quantidades que se conservam e descobrir os pontos de equilíbrio” que dão estabilidade à rotação de cada buraco negro sobre o outro.

“Um dos aspectos mais difíceis de estudar a rotação de um buraco negro num sistema binário tem a ver com o enorme problema que é visualizar e analisar a orientação do eixo de rotação de forma informativa”, descreve Alexandre Correia. “Neste novo trabalho nós estudamos a rotação de buracos negros binários usando um novo método analítico. Assim, somos capazes de encontrar as configurações possíveis para as rotações antes da fusão duma maneira simples”, desvenda. Além disso, “é possível identificar que só há duas possibilidades de equilíbrio para a rotação, e que são semelhantes aos equilíbrios observados para a rotação da Lua, que foram observados pela primeira vez por Jean-Dominique Cassini em 1693”.

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