Buraco negro formado por fusão pode viajar a 10% da velocidade da luz

Buracos negros em fusão podem girar a velocidades alucinantes, mas há um limite que ninguém sabe explicar: a rotação nunca ultrapassa 10% da velocidade da luz, mesmo que os objetos estejam mais rápidos que isso antes de começarem o processo de colisão.

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Quando dois buracos negros colidem, o resultado é um novo buraco negro com a soma da massa dos seus dois progenitores, com um pequeno detalhe: parte dessa massa é transformada em energia na forma de ondas gravitacionais. Por isso, a massa do objeto final será um pouco inferior à soma exata.

Essas ondas gravitacionais tendem a se espalhar omnidirecionalmente, ou seja, igualmente por todas as dimensões ao redor do buraco negro, que é esférico. Contudo, pequenas variações na distribuição de massa nos momentos iniciais da fusão podem desequilibrar o processo.

Se isso acontecer — e deve ser bem comum —, os buracos negros vão sofrer um recuo no momento da fusão, assim como uma arma recua ao disparar. Nas proporções desse evento cósmico cataclísmico, o buraco negro final pode ser arremessado para longe em alta velocidade. Mas será que essa velocidade tem algum limite?

Para descobrir, Carlos Lousto e James Healy, do Instituto de Tecnologia de Rochester, Nova York, realizaram 1381 simulações desse processo em supercomputadores, produzindo fusões de buracos negros com variadas velocidades. O resultado foi curioso: o objeto final nunca é arremessado a mais de 28.500 quilômetros por segundo.

Independentemente das propriedades dos buracos negros iniciais, tanto em massa quanto velocidades individuais, o arremesso não ultrapassa esse valor, que é ligeiramente abaixo de 10% da velocidade da luz. “Em nossas simulações, demos aos buracos negros velocidades iniciais maiores do que isso, mesmo perto da velocidade da luz”, disse Lousto. Mas o resultado é sempre inferior a 10%.

Por outro lado, eles descobriram que o fator que mais acelera o buraco negro final é o movimento dos progenitores, isto é, o sentido de suas rotações. Os pesquisadores viram as velocidades mais altas quando o simulador os objetos giravam no mesmo plano e em direções opostas um ao outro. É nessas condições que há desequilíbrio capaz de liberar ondas gravitacionais em apenas uma direção.

Agora, resta uma dúvida: por que esse limite de 10% da velocidade da luz é imposto, mesmo que os buracos negros originais estejam mais rápidos que isso? Essa pergunta ainda pode levar algum tempo para ser respondida.

O artigo do estudo foi publicado no The Physical Review Letters.

Fonte: The Physical Review Letters; via: NewScientist